丙烯酸树脂改性的研究进展
- 格式:pdf
- 大小:256.37 KB
- 文档页数:5
纳米材料改性丙烯酸酯涂料研究综述主要对纳米材料改性丙烯酸酯涂料的研究现状和应用效果作了综合论述,并对丙烯酸酯涂料的发展方向作了展望。
标签:丙烯酸酯涂料;纳米材料;改性;应用对“健康、绿色、环保”理念的深入认识和渴求,使人们逐渐对涂料安全使用方面的要求越来越高,要求也越来越高。
但市面上传统的涂料都含有大约50%的溶剂,其中铅、汞、苯等重金属,长期挥发于室内空气中将直接对人体产生巨大的伤害,降低人体免疫力。
因此。
越来越多的建材涂料厂家开始研发绿色新品,以适应行业需求。
近年来,随着聚合技术的飞速发展和完善,利用纳米材料改性丙烯酸系涂料的研究越来越受到了人们重视。
其中由于纳米材料具有表面效应、光学效应、小尺寸效应、宏观量子尺寸效应等特殊性质,除了可以使丙烯酸涂料改性后的获得防霉抗菌、净化空气、长期释放负离子以外,还具有手感细腻、色彩柔和、遮盖力好的特性以及优异的防水、防油、抗老化、阻透性、热稳定性、抗氧性、拉伸性和抗低温性,而且无毒无味,不含重金属离子和放射性物质。
此外,由于在生产过程中加入了特殊的纳米材料,使得该功能性丙烯酸酯涂料的成膜性能显著改善,大大提高了产品的柔韧性和耐擦洗性。
产品成膜后也不会由于环境的温度、湿度的起伏变化而导致裂开、剥落、脱粉等现象。
1 纳米材料的概念纳米材料是一种超细的固体材料,在涂料、塑料加工、陶瓷化妆品、玻璃等行业的应用非常广泛。
在丙烯酸酯涂料中加入纳米材料可以很大程度的改善涂料的一些性能,如纳米材料紫外线屏蔽功能,提高了耐老化性,长久不褪色,使用寿命可长达十几年;独特的光催化作用、自洁功能,可防霉杀菌,净化空气。
2 各类纳米材料改性丙烯酸酯涂料的研究现状涂料行业因为纳米材料的出现带来了一系列新的变化和挑战,将两者的结合运用,不仅能提高传统涂料的的一些特殊性能,而且能实现涂料涂层功能的一大跨越。
(1)纳米CaCO3改性丙烯酸酯涂料。
作为软质填料的纳米CaCO3广泛应用于各类涂料中,它无毒无味、无刺激,很容易和各类聚合物相容,具有补强、填充、调色、改善加工艺和制品的性能及降低加工成本,是最常用的原料之一,在成膜物中起着骨架作用。
第52卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.52,No.12 2023年12月 Liaoning Chemical Industry December,2023纳米二氧化硅改性丙烯酸酯涂料的研究进展李 伟(安徽师范大学化学与材料科学学院,安徽 芜湖 241002)摘 要:纳米SiO2改性丙烯酸酯涂料可以改进涂层的光学性能、防腐蚀性能、机械性能等。
纳米SiO2与丙烯酸酯乳液有不同的聚合方法,所得产品性能也不同。
综述了共混法、溶胶-凝胶法、原位聚合法在制备纳米SiO2/丙烯酸酯乳液中的应用,以及三种复合乳液制备方法对涂料性能的影响。
关键词:纳米SiO2;丙烯酸酯;改性;复合方法中图分类号:TQ630.4文献标识码: A 文章编号: 1004-0935(2023)12-1826-04丙烯酸酯单体中的双键经聚合反应生成丙烯酸酯树脂,由丙烯酸酯树脂制得的涂料具有良好的耐候性、耐酸碱等性能,在汽车、家具、机械、建筑等领域得到广泛应用[1-2]。
由于丙烯酸酯单体的多变性,多种酯基在不同介质中的溶解性,以及与其它涂料用树脂的混溶性等特点,丙烯酸酯树脂已成为涂料工业中全能的通用树脂[3]。
丙烯酸酯涂料也有一些缺点,如热稳定性较差,涂膜易返黏,机械加工性能差等。
为改善涂料性能,有机-无机复合技术为涂料改性开辟了新途径,复合改性技术可以将有机聚合物的优异性能与无机材料杰出的刚性,对热、化学、大气的稳定性结合起来,显著提高涂料性能。
纳米科技的发展使得有机-无机复合改性涂料进入了新阶段,纳米材料在分子水平上实现了有机-无机材料的复合。
纳米SiO2呈三维网状结构,表面存在不饱和键以及不同键态的羟基,具有很高的反应活性,而且表面吸附能力强,对紫外光、可见光以及近红外线有较高的反射率,而且纳米SiO2可深入到高分子化合物的π键附近,形成空间网状结构。
纳米SiO2有着广泛的商业应用,如填料、催化、传感、光子晶体和药物递送等[4-5]。
氟化改性丙烯酸树脂的溶解性有所降低,但对氟化(甲基)烯酸共聚树脂,可⽤聚氨酯固化剂常温交联固化,或⽤氨基树脂热交联固化。
如前所述,明显改进了丙烯酸树脂抗沾污性、耐候性及光学性能,扩⼤了丙烯酸树脂涂料的应⽤领域。
由于光学性能好,氟化丙烯酸酯的聚合物可以制辐射固化涂料、光导纤维涂料、战⽃机风挡玻璃涂料等特种涂料。
2.4 烷基醇合成所⽤基本单体氟烷基醇的合成⼯艺较复杂,以调聚法⽣产的全氟烷基碘和四氟⼄烯(TFE)为原料的合成路线为例:式(3)中,(A)可以在发烟硫酸作⽤下⽔解⽣成全氟烷基⼄基醇CF3CF2(CF2CF2)nCH2CH2OH,n可根据需要调节,得到不同链长的氟烷基醇系列产品。
但在合成过程中不可避免会产⽣全氟⾟基衍⽣物,这是禁⽤品种,要在产品和副产物中尽量避免和消除,这⽆疑增加了合成⼯艺的难度和成本。
不同链长的氟化烷基⼄基醇再和(甲基)丙烯酸酯化,⽣成不同链长的氟化烷基醇(甲基)丙烯酸酯,虽在⼯艺上易实现,但增加了⼀道⼯序,从⽽增加了⽣产成本。
在国外⼀些⼤型氟材料公司有正式产品出售,价格均不菲。
3 氟烷基酸直接酯化的技术路线3.1 直接酯化合成氟化丙烯酸酯树脂3.1.1 直接酯化技术路线提出氟烷基醇(甲基)丙烯酸酯技术路线在20世纪80、90年代开始开发,有系列产品,并达到⼯业化推⼴。
但较复杂的合成单体技术及⽣产中严格的安全要求,使合成技术仍掌握在少数国外企业,⼜需要昂贵的氟中间体,使产品成本居⾼不下,影响氟化改性丙烯酸树脂的发展。
为克服上述的不⾜,21世纪初提出了氟烷基酸改性丙烯酸酯树脂的技术路线,即⽤四氟丙酸直接酯化引⼊氟烷基侧链,合成含羟基的丙烯酸共聚物。
四氟丙酸[CHF2CF2COOH(TFPA)]是⽤硫酸酸化四氟丙酸钠(CHF2CF2COONa)⽔溶液,⽤⼄醚萃取后蒸馏分离,制得四氟丙酸是浅⾊透明液体,纯度98%,对应酸值380 mgKOH/g,沸点133℃,原是⽤作化学除草剂的原料,是易得的氟化⼯产品。
环氧树脂改性水性丙烯酸树脂的研究进展摘要:环氧树脂改性水性丙烯酸树脂是目前水性丙烯酸树脂领域的研究热点,改性后可有效弥补传统水性丙烯酸树脂的诸多缺点。
文章简述了传统水性丙烯酸树脂的不足,根据水性丙烯酸树脂的改性原理,重点介绍了冷拼改进法、酯化改进法、接枝共聚改进法的现状,并对环氧树脂改性水性丙烯酸树脂的发展进行了展望。
关键词:环氧树脂水性丙烯酸树脂研究进展Research process in synthesis of water-borne acrylic resinmodified by epoxy resinAbstract: Synthesis of water-borne acrylic resin modified by epoxy resin is one of the most activefields in water-borne acrylic resin field, and it can effectively reduce the drawbacks produced fromthe traditional water-borne acrylic resin. In this paper, mechanical improvement method,esterification improvement method, and graft copolymerization improvement of water-borneacrylic resin are introduced in detail. In addition, the prospect of water-borne acrylic resinmodified by epoxy resin is also discussed.Keywords:epoxy resin water-borne acrylic resin research progress水性丙烯酸树脂是由丙烯酸(或其烷基取代物)及其酯类通过本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合和乳液聚合等多种聚合方法进行均聚或共聚而制备的水性树脂,一般分为水性乳液型[1]光、热和化学稳定性、耐候性、耐化学药品性等特点;同时主链或侧链中含有足够多的极性基团或离子而能溶于水,因而又具备一般水溶性高分子的性质如增黏性、吸附性、导电性、离子交换性、与金属离子的螯合作用等,因此其在在纺织、医学、选矿、石油、环保、食品、[2]不断增强,以水性丙烯酸树脂为基体的水性涂料已成为绿色环保型涂料研究热点之一[3]然而常规水性丙烯酸树脂存在如成膜温度高、胶膜硬度低、抗回粘性差、耐热性、耐沾污性不高等缺点,限制了其在某些特定场合的应用,因此一般在合成中都予以改性。
226水性丙烯酸树脂涂料是一种低VOC含量的环保涂料。
简单介绍了溶剂型和水性丙烯酸树脂涂料的区别、水性丙烯酸树脂的优缺点和应用现状;着重阐述了有机硅、有机氟、聚氨酯、环氧树脂和纳米材料等对水性丙烯酸树脂的改性方法以及改性后其相关性能的变化;指出了目前改性水性丙烯酸树脂性能上存在的不足并提出改进措施;最后对水性丙烯酸树脂的发展前景进行了展望。
1 丙烯酸树脂新型聚合工艺技术(1)环氧树脂改性。
环氧树脂的特点主要是在机械性能上很强,同时具有很强的附着性,耐热性以及电阻性很高,主要是应用在电子材料、复合材料以及粘合剂等纤维中,领域主要是国防等部门,其中有粘接剂、涂料以及浇筑等不同行业。
(2)核壳结构丙烯酸树脂。
核壳聚合物主要是将聚合进行分段处理然后制备聚合物,是把核当做种子,然后将壳层单体进入到种子聚合物内。
这种结构的聚合物主要是将单体巨物乳液进行混合,有很强的性。
例如,核壳聚合物需要将乳液聚合物单体不能改变,同时要成膜的温度大大降低,还能将聚合物的弹性以及柔韧性有所改善。
(3)有机硅改性。
有机硅中具有羟基、烷氧基等活性基团,同时在耐化学性能上以及热稳定、腐蚀性上很好。
主要是用于有机硅改性,可以将涂层的硬度大大提高,将冲击的强度以及耐污性提升,为此,也将水性丙烯树脂的应用范围有所扩大。
(4)纳米氧化物改性。
纳米氧化物的来源比较广泛,其制造的成本很低,组成也比较稳定,主要是全部分散到水性丙烯酸涂料中,可以将涂层对于腐蚀离子的渗透性有所降低,将涂层的防腐蚀性以及机械性能得到增强,为此,在水性丙烯酸涂料中应用纳米氧化物是很有必要的。
2 水性丙烯酸涂料应用发展(1)有机硅改性。
有机硅中的硅原子主要的特点就是有独特的电子结构,让硅氧键具备双键特征。
有机硅的疏水性、耐高低温等是可以将丙烯酸树脂的耐污性以及耐水性得到提高。
最近几年,硅丙乳液的合成受到了人们的重点关注。
有机硅是给乙烯基型的硅烷偶联剂。
(2)有机硅与丙烯酸酯。