水性环氧改性醇酸树脂及其涂料的制备
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中， 不会产生实干不好的现象 ， 且不会使聚酯产生胺 解作用 ， 适宜在低温烘干底漆或面漆 中应用。
与偏苯三 甲酸酐反应 ， 可为树脂提供侧链羧基 ， 中和
２ ０
上 海 涂 料
第４ ９卷
２５ 助 溶 剂 的影 响 ．
（ 格式管 ／５ ， ２ ￣ 酸值在 ４ ｇ Ｏ ／Ｊ 右。 Ｃ） ８ｍ Ｋ Ｈｇ ￣ 用此树脂 配制 的底 面合一漆 ， 在干性 、 耐水性 、 耐盐水性 、 耐
用 于合 成 水 溶 性 醇 酸 树 脂 的植 物 油 或 脂 肪 酸 的 结 构 不 同 ， 水 溶 性 树 脂 性 能 的 影 响 也 不 同 ， 油 对 亚 酸 、 油 酸 具有 较 长 的碳 链 结 构 及 双键 ， 膜 干 燥 时 豆 漆 间短 ， 度 高 ， 候 性好 ， 溶 性 良好 。 硬 耐 水 ２２ 多 元醇 的 影 响 ． 采 用 季 戊 四醇 和 三 羟 甲基 丙 烷 来 合 成 水 性 醇 酸 树 脂 。季 戊 四醇 价 格 便 宜 ， 原料 易得 ， 成 的树 脂 漆 制 膜 干燥 快 ， 度 高 ， 其 官 能 度 高 ，反 应 不 易 控 制 ， 硬 但
２６ 反 应 温度 、 ． 反应 时 间的影 响
２７ 颜 填 料 和助 剂 的影 响 ．
三聚磷酸铝 、 云母粉 、 氧化锌组成的复合颜料体 系具有优异 的防锈性能 ， 且在水性体系中贮存稳定 。
防锈颜 料 的加 量 以 ２５ ４５ ．％～ 。％为 宜 。 使 用 不 同 的 分 散 剂 ， 漆 后 涂 料 性 能 有 一 定 差 制
中图分 类 号 ：Ｔ ３ ． Ｑ ６ ０７ 文 献标 识码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ０ — ６ ６ ２ １ ） ２ ０ １ — ４ ０ ９ １９ （ ０ １— ０ ８ ０ １
０ 引 言
随着 我 国对环境保护 要求 的 日益严格 ， 不含挥
发 性 有机 化 合物 （ ＯＣ） 低 Ｖ Ｃ的环 保 型涂 料倍 受 Ｖ 或 Ｏ 青睐 ， 水性 涂 料 、 粉末 涂 料 和高 固体 分 涂料 因而成 为 涂 料 的发 展 方 向 。 中水性 涂 料 以水作 为分 散 介 质 ， 其
表 ４ 各 种 助 溶 剂 的影 响
Ｔ ｂ ｅ４ ａ ｌ Ｔ ｅ ｉｆｕ ｎ ｅ ｆｖ ｒｏ ｓｃ ｓ ｌ ｅ ｔ ｈ ｎ ｅ ｃ ｓｏ ａ ｉ ｕ ｏ ｏ ｖ ｎ ｓ ｌ
１ 酸 值 曲线 ：２ 黏 度 曲 线 一 一
图 １ 产 物 酸 值 、 度 与 反 应 时 间 的 关 系 黏
１ 制漆 配方 及 工艺 ． ３
水性 底漆 配 方见 表 １ 。
表 １ 水 ・ 漆 配 方 眭底
Ｔａ ｌ Ｔｈｅｆ ｒ ｕ ａ ｉｎ ｏ ｔ ｒ ｒ ｉ ｅ ｂｅｌ ｏ ｍ ｌ ｔｏ ｆｗａ ｅ ｂｏ ｎｅｐｒｍ ｒ
蓖麻油 、 豆油 、 亚麻油等 ） 或脂肪酸 （ 如亚麻仁油脂
羟基就可使树脂达到给定的酸值 。
２４ 中和 剂 的影 响 ．
可供选择的中和剂较多 ， 性能各不相同。 各种中
和 剂 对 水 性 醇 酸 树 脂 的干 燥 性 能 及 透 明 度 的影 响见
表３
表 ３ 各 种 中 和 剂 的 影 响
Ｔ ｂ ｅ３ Ｔ ｅｉ ｆｕ ｎ ｅ ｆ ａ ｉ ｕ ｅ ｔａｉ ｅ ｓ ａ ｌ ｈ ｎ ｅ ｃ ｓｏ ｒｏ ｓ ｕ ｒ ｌ ｒ ｌ ｖ ｎ ｚ
三 酸 酐 （ 酐 ） 苯 甲酸 ， 甲苯 ， 偏 ， 二 乙二 醇 单 丁 醚 ， 氨 水 ，三 乙胺 ， 醇 ， 丙 醇 ， 离子 水 ， 性催 于剂 ， 丁 异 去 水
各 类 助剂 。 １２ 水 性环 氧 改性 醇酸 树 脂 的制 备 ．
将 亚 油 酸 或 豆油 酸 、 氧 树 脂 、 甲酸 、 戊 四 环 苯 季
别 ， 耐水性 、 其 耐盐 雾 性 结 果不 同 。 择 相 对分 子 质 选
水 性 醇 酸 树 脂 的相 对 分 子 质 量 会 影 响 涂 膜 的物 理 化 学性 能 。 其 相 对 分子 质 量 太 小 ， 若 耐水 性 、 盐 耐
雾性 变差 ；若 其 相 对分 子 质量 太 大 ， 溶 性 变差 。 水 反 应 温 度 对 水 性 醇 酸 树 脂 相对 分 子 质 量 和分 散 度 的影
摘 要 ：采 用环氧 树 脂 为改 性 剂 ，以及 偏 苯 三酸 酐 和 自制助 剂 改性 ， 成 了水溶 性且 性 价 比较 高 制
的水性环氧改性醇酸树脂及其涂料 。 讨论 了各种 因素对树脂和涂料性 能的影响。 试验结果表 明：配
制 底漆 的性 能与 溶剂 型 涂料相 当。 关键 词 ：环氧 改性 醇酸树 脂 ；水 性涂 料 ；制 备
本 文 研 究 了 以环 氧树 脂 为 改性 剂 ， 植 物油 （ 用 如
保 温酯 化至 酸值为 ３～ ０ｍ Ｋ Ｈ ｇ 降温 ， 入 自 ０ ６ ｇ Ｏ ／， 加
制助 剂 ， 保温 ２ｈ 加入 助 溶 剂搅 拌 均匀 ， 温 ， 三 ， 降 加 乙胺 或 氨 水 中和 ， 后 用 去 离 子 水兑 稀 成 固含 量 为 然 ５ ％ 的水性 环 氧改 性 醇酸 树脂 ， ０ 备用 。
一
漆 的性 能指 标 已达 到 或 超 过 同类 溶 剂 型涂 料 ， 广
泛用于金属 、 机器设备 、 汽车车桥等的涂装 。
１ 实验部分
１１ 原 材 ．
亚油酸 ， 季戊 四醇 ， 三羟 甲基丙烷 ， 邻苯二 甲酸
酐（ 苯酐 ） 问苯 二 甲酸 ， 丁 烯二 酸 酐 （ 酐 ） 偏 苯 ， 顺 顺 ，
肪酸 、 豆油脂 肪 酸 、 子油 脂 肪酸 、 麻油 脂 肪酸 等 ） 椰 蓖
为 主 要 原 料 ，由多 元 醇 （ 甘 油 、 戊 四醇 、三 羟 甲 如 季
基 丙烷 等 ） 多 元 酸 （ 和 如邻 苯二 甲酸 酐 、间苯 二 甲酸 酐 、 丁烯 二 酸 酐 等 ） 化 、 聚 而成 的高 酸 值低 黏 顺 酯 缩 度水 性 环 氧改 性 醇酸 树 脂 。 过 优化 配 方设 计 ， 通 制得 存 稳 定 性 及 水 溶性 优 良 、 对 分 子 质 量 分 布 均 匀 相 的水 性 环 氧 改 性 醇 酸树 脂 ， 生 产工 艺 安 全 、 便 。 且 简 用 该 树 脂 配 制 的 白干 型或 烘 干 型水 性 底 漆 和 底 面 合
盐雾 性等 方 面都 较 为理 想 。
水溶性涂料虽然以水为稀释剂 ， 但大多都加入少
量 助 溶 剂 配 用 。常用 的助 溶 剂 有 丁 醇 、 基 溶 纤 剂 、 丁 异 丙 醇 、 类 溶 剂 、 类 溶 剂 等 。 溶 性 树 脂 亲水 性 醚 醇 水 不足时 ， 树脂 溶 解后 稀释 峰不 容 易找 出 ， 高黏 度状 。 呈 如加 入 助溶 剂 可使 树 脂成 为溶解 性 良好 的透 明溶 液 ， 且 可 改善 对被 涂 物 的浸 润性 。良好 的助 溶剂 可缩 短涂 膜 的初期 干燥 时 间 。 各种 助 溶剂 的影 响见 表 ４ 。
第４ ９卷第 １ ２期
２１年 １ ０１ ２月
上海涂料
Ｓ ＨＡＮＧＨＡＩＣ ＴＩ ０Ａ ＮＧＳ
Ｖｏ ． ９ ＮＯ ２ １ ４ ．１ Ｄｅ ２ ｃ． ０１１
水 性 环 氧 改 性 醇 酸 树 脂 及 其 涂 料 的 奔＝ ＝ 『 备
任 志 慧 周 晓 红 祝 丽 杨 敬 霞 贾 兰英 （ 北永 新化 工 股份 有 限公 司 ， 肃 兰州 ７ ０４ 西 甘 ３ ０ ６）
度会 下降 。 将偏 苯三酸酐 （ 偏酐 ） 到树 脂分子 中， 接 证实在稳定性 、 干燥 时间 、 机械性能等方面都有显著
提高 ， 增加 了漆 膜 的硬 度 。 入 偏酐 是 利 用其 反应 且 加
优先选择性 ， 即其酸酐开环的反应温度低 ， 因而该反 应 能被局限于酸酐加成 到聚合物 ， 避免 了由于酯化
【 收稿 日期 】０ １ １— ８ ２ １－ ０ ０
第 １ 期 ２
任 志慧 ， ：水性 环氧改性 醇酸树脂 及其涂料 的制备 等
１ ９
将 上 述 物料 加 入 调 漆罐 中 ， 拌 均 匀 ， 搅 在砂 磨 机
成盐达到水溶的效果 ， 高树脂的水溶性 、 提 稳定 性 、
上研磨 至细度合格 ， 加入催 干剂 和溶剂兑稀 至黏度
醇 、 苯 二 甲酸酐 、 羟 甲基 丙烷 及 回流二 甲苯一 起 邻 三
具有价格低廉 、 无气 味、 不燃 、 低毒等特点 ， 使其在
贮存 、 运输 和 使用 过 程 中 的安全 性 大大 提 高 。
加 入 带 有 搅拌 器 、 凝 器 、 冷 温度 计 、 水 分离 器 的 四 油 口烧 瓶 中 ， 人 Ｃ ２ 体 ， 慢 升 温 至 １０ ２０ｏ 通 Ｏ气 缓 ８ ～ ０ Ｃ，
Ｆ ｇ ｒ Ｔ ｅ ｒ ｌｔｏ ｓ ｉ ｅｗｅ ｎ ａ ｉ ｕ ｅ ｎ ｉｕ ｅ １ ｈ ｅａ ｉ ｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｃｄ ｎ ｍｂ ｒａ ｄ
ｖ ｓ ｏｓｔ ｆｐ ｏ ｕｃ ｓｗｉｈ ｒ ａ ｔｏｎｔｍｅ ｉｃ ｉｙ ｏ ｒ ｄ ｔ ｔ ｅ ｃ ｉ ｉ
由表 ４可 见 ：乙 二 醇单 丁 醚 对 树 脂 有 良好 的溶 解力 ， 漆 膜 干燥 良好 。 且
由表 ３可 见 ：氨 水 挥 发 速 度 快 ， 膜 干 燥 性 能 漆
易凝胶化。 三羟 甲基丙烷有 ３ 个伯羟基和 １ 个烷基直
链 ， 间位 阻可 以在 酯化 中 留有参 与 反 应 的羟 基 ， 空 再
优 良， 树脂 透明度好 ， 但是 ， 漆膜 的黄变倾 向更 大 ， 因此 ， 适合在常温干燥下应用 ， 可用此树脂配制防锈 底 漆。 乙胺 、 一 ２ 的挥发温度 高 ， 二 Ｃ ３８ 干性慢 ， 不适
反应 引起 的分子 间交联 ， 且使用偏酐时消耗不 多的
２ 结 果 与 讨 论
影 响水性 醇酸涂料 性能 的因素很 多 ， 包括原 材
与偏苯三 甲酸酐反应 ， 可为树脂提供侧链羧基 ， 中和
２ ０
上 海 涂 料
第４ ９卷
２５ 助 溶 剂 的影 响 ．
（ 格式管 ／５ ， ２ ￣ 酸值在 ４ ｇ Ｏ ／Ｊ 右。 Ｃ） ８ｍ Ｋ Ｈｇ ￣ 用此树脂 配制 的底 面合一漆 ， 在干性 、 耐水性 、 耐盐水性 、 耐
用 于合 成 水 溶 性 醇 酸 树 脂 的植 物 油 或 脂 肪 酸 的 结 构 不 同 ， 水 溶 性 树 脂 性 能 的 影 响 也 不 同 ， 油 对 亚 酸 、 油 酸 具有 较 长 的碳 链 结 构 及 双键 ， 膜 干 燥 时 豆 漆 间短 ， 度 高 ， 候 性好 ， 溶 性 良好 。 硬 耐 水 ２２ 多 元醇 的 影 响 ． 采 用 季 戊 四醇 和 三 羟 甲基 丙 烷 来 合 成 水 性 醇 酸 树 脂 。季 戊 四醇 价 格 便 宜 ， 原料 易得 ， 成 的树 脂 漆 制 膜 干燥 快 ， 度 高 ， 其 官 能 度 高 ，反 应 不 易 控 制 ， 硬 但
２６ 反 应 温度 、 ． 反应 时 间的影 响
２７ 颜 填 料 和助 剂 的影 响 ．
三聚磷酸铝 、 云母粉 、 氧化锌组成的复合颜料体 系具有优异 的防锈性能 ， 且在水性体系中贮存稳定 。
防锈颜 料 的加 量 以 ２５ ４５ ．％～ 。％为 宜 。 使 用 不 同 的 分 散 剂 ， 漆 后 涂 料 性 能 有 一 定 差 制
中图分 类 号 ：Ｔ ３ ． Ｑ ６ ０７ 文 献标 识码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ０ — ６ ６ ２ １ ） ２ ０ １ — ４ ０ ９ １９ （ ０ １— ０ ８ ０ １
０ 引 言
随着 我 国对环境保护 要求 的 日益严格 ， 不含挥
发 性 有机 化 合物 （ ＯＣ） 低 Ｖ Ｃ的环 保 型涂 料倍 受 Ｖ 或 Ｏ 青睐 ， 水性 涂 料 、 粉末 涂 料 和高 固体 分 涂料 因而成 为 涂 料 的发 展 方 向 。 中水性 涂 料 以水作 为分 散 介 质 ， 其
表 ４ 各 种 助 溶 剂 的影 响
Ｔ ｂ ｅ４ ａ ｌ Ｔ ｅ ｉｆｕ ｎ ｅ ｆｖ ｒｏ ｓｃ ｓ ｌ ｅ ｔ ｈ ｎ ｅ ｃ ｓｏ ａ ｉ ｕ ｏ ｏ ｖ ｎ ｓ ｌ
１ 酸 值 曲线 ：２ 黏 度 曲 线 一 一
图 １ 产 物 酸 值 、 度 与 反 应 时 间 的 关 系 黏
１ 制漆 配方 及 工艺 ． ３
水性 底漆 配 方见 表 １ 。
表 １ 水 ・ 漆 配 方 眭底
Ｔａ ｌ Ｔｈｅｆ ｒ ｕ ａ ｉｎ ｏ ｔ ｒ ｒ ｉ ｅ ｂｅｌ ｏ ｍ ｌ ｔｏ ｆｗａ ｅ ｂｏ ｎｅｐｒｍ ｒ
蓖麻油 、 豆油 、 亚麻油等 ） 或脂肪酸 （ 如亚麻仁油脂
羟基就可使树脂达到给定的酸值 。
２４ 中和 剂 的影 响 ．
可供选择的中和剂较多 ， 性能各不相同。 各种中
和 剂 对 水 性 醇 酸 树 脂 的干 燥 性 能 及 透 明 度 的影 响见
表３
表 ３ 各 种 中 和 剂 的 影 响
Ｔ ｂ ｅ３ Ｔ ｅｉ ｆｕ ｎ ｅ ｆ ａ ｉ ｕ ｅ ｔａｉ ｅ ｓ ａ ｌ ｈ ｎ ｅ ｃ ｓｏ ｒｏ ｓ ｕ ｒ ｌ ｒ ｌ ｖ ｎ ｚ
三 酸 酐 （ 酐 ） 苯 甲酸 ， 甲苯 ， 偏 ， 二 乙二 醇 单 丁 醚 ， 氨 水 ，三 乙胺 ， 醇 ， 丙 醇 ， 离子 水 ， 性催 于剂 ， 丁 异 去 水
各 类 助剂 。 １２ 水 性环 氧 改性 醇酸 树 脂 的制 备 ．
将 亚 油 酸 或 豆油 酸 、 氧 树 脂 、 甲酸 、 戊 四 环 苯 季
别 ， 耐水性 、 其 耐盐 雾 性 结 果不 同 。 择 相 对分 子 质 选
水 性 醇 酸 树 脂 的相 对 分 子 质 量 会 影 响 涂 膜 的物 理 化 学性 能 。 其 相 对 分子 质 量 太 小 ， 若 耐水 性 、 盐 耐
雾性 变差 ；若 其 相 对分 子 质量 太 大 ， 溶 性 变差 。 水 反 应 温 度 对 水 性 醇 酸 树 脂 相对 分 子 质 量 和分 散 度 的影
摘 要 ：采 用环氧 树 脂 为改 性 剂 ，以及 偏 苯 三酸 酐 和 自制助 剂 改性 ， 成 了水溶 性且 性 价 比较 高 制
的水性环氧改性醇酸树脂及其涂料 。 讨论 了各种 因素对树脂和涂料性 能的影响。 试验结果表 明：配
制 底漆 的性 能与 溶剂 型 涂料相 当。 关键 词 ：环氧 改性 醇酸树 脂 ；水 性涂 料 ；制 备
本 文 研 究 了 以环 氧树 脂 为 改性 剂 ， 植 物油 （ 用 如
保 温酯 化至 酸值为 ３～ ０ｍ Ｋ Ｈ ｇ 降温 ， 入 自 ０ ６ ｇ Ｏ ／， 加
制助 剂 ， 保温 ２ｈ 加入 助 溶 剂搅 拌 均匀 ， 温 ， 三 ， 降 加 乙胺 或 氨 水 中和 ， 后 用 去 离 子 水兑 稀 成 固含 量 为 然 ５ ％ 的水性 环 氧改 性 醇酸 树脂 ， ０ 备用 。
一
漆 的性 能指 标 已达 到 或 超 过 同类 溶 剂 型涂 料 ， 广
泛用于金属 、 机器设备 、 汽车车桥等的涂装 。
１ 实验部分
１１ 原 材 ．
亚油酸 ， 季戊 四醇 ， 三羟 甲基丙烷 ， 邻苯二 甲酸
酐（ 苯酐 ） 问苯 二 甲酸 ， 丁 烯二 酸 酐 （ 酐 ） 偏 苯 ， 顺 顺 ，
肪酸 、 豆油脂 肪 酸 、 子油 脂 肪酸 、 麻油 脂 肪酸 等 ） 椰 蓖
为 主 要 原 料 ，由多 元 醇 （ 甘 油 、 戊 四醇 、三 羟 甲 如 季
基 丙烷 等 ） 多 元 酸 （ 和 如邻 苯二 甲酸 酐 、间苯 二 甲酸 酐 、 丁烯 二 酸 酐 等 ） 化 、 聚 而成 的高 酸 值低 黏 顺 酯 缩 度水 性 环 氧改 性 醇酸 树 脂 。 过 优化 配 方设 计 ， 通 制得 存 稳 定 性 及 水 溶性 优 良 、 对 分 子 质 量 分 布 均 匀 相 的水 性 环 氧 改 性 醇 酸树 脂 ， 生 产工 艺 安 全 、 便 。 且 简 用 该 树 脂 配 制 的 白干 型或 烘 干 型水 性 底 漆 和 底 面 合
盐雾 性等 方 面都 较 为理 想 。
水溶性涂料虽然以水为稀释剂 ， 但大多都加入少
量 助 溶 剂 配 用 。常用 的助 溶 剂 有 丁 醇 、 基 溶 纤 剂 、 丁 异 丙 醇 、 类 溶 剂 、 类 溶 剂 等 。 溶 性 树 脂 亲水 性 醚 醇 水 不足时 ， 树脂 溶 解后 稀释 峰不 容 易找 出 ， 高黏 度状 。 呈 如加 入 助溶 剂 可使 树 脂成 为溶解 性 良好 的透 明溶 液 ， 且 可 改善 对被 涂 物 的浸 润性 。良好 的助 溶剂 可缩 短涂 膜 的初期 干燥 时 间 。 各种 助 溶剂 的影 响见 表 ４ 。
第４ ９卷第 １ ２期
２１年 １ ０１ ２月
上海涂料
Ｓ ＨＡＮＧＨＡＩＣ ＴＩ ０Ａ ＮＧＳ
Ｖｏ ． ９ ＮＯ ２ １ ４ ．１ Ｄｅ ２ ｃ． ０１１
水 性 环 氧 改 性 醇 酸 树 脂 及 其 涂 料 的 奔＝ ＝ 『 备
任 志 慧 周 晓 红 祝 丽 杨 敬 霞 贾 兰英 （ 北永 新化 工 股份 有 限公 司 ， 肃 兰州 ７ ０４ 西 甘 ３ ０ ６）
度会 下降 。 将偏 苯三酸酐 （ 偏酐 ） 到树 脂分子 中， 接 证实在稳定性 、 干燥 时间 、 机械性能等方面都有显著
提高 ， 增加 了漆 膜 的硬 度 。 入 偏酐 是 利 用其 反应 且 加
优先选择性 ， 即其酸酐开环的反应温度低 ， 因而该反 应 能被局限于酸酐加成 到聚合物 ， 避免 了由于酯化
【 收稿 日期 】０ １ １— ８ ２ １－ ０ ０
第 １ 期 ２
任 志慧 ， ：水性 环氧改性 醇酸树脂 及其涂料 的制备 等
１ ９
将 上 述 物料 加 入 调 漆罐 中 ， 拌 均 匀 ， 搅 在砂 磨 机
成盐达到水溶的效果 ， 高树脂的水溶性 、 提 稳定 性 、
上研磨 至细度合格 ， 加入催 干剂 和溶剂兑稀 至黏度
醇 、 苯 二 甲酸酐 、 羟 甲基 丙烷 及 回流二 甲苯一 起 邻 三
具有价格低廉 、 无气 味、 不燃 、 低毒等特点 ， 使其在
贮存 、 运输 和 使用 过 程 中 的安全 性 大大 提 高 。
加 入 带 有 搅拌 器 、 凝 器 、 冷 温度 计 、 水 分离 器 的 四 油 口烧 瓶 中 ， 人 Ｃ ２ 体 ， 慢 升 温 至 １０ ２０ｏ 通 Ｏ气 缓 ８ ～ ０ Ｃ，
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由表 ４可 见 ：乙 二 醇单 丁 醚 对 树 脂 有 良好 的溶 解力 ， 漆 膜 干燥 良好 。 且
由表 ３可 见 ：氨 水 挥 发 速 度 快 ， 膜 干 燥 性 能 漆
易凝胶化。 三羟 甲基丙烷有 ３ 个伯羟基和 １ 个烷基直
链 ， 间位 阻可 以在 酯化 中 留有参 与 反 应 的羟 基 ， 空 再
优 良， 树脂 透明度好 ， 但是 ， 漆膜 的黄变倾 向更 大 ， 因此 ， 适合在常温干燥下应用 ， 可用此树脂配制防锈 底 漆。 乙胺 、 一 ２ 的挥发温度 高 ， 二 Ｃ ３８ 干性慢 ， 不适
反应 引起 的分子 间交联 ， 且使用偏酐时消耗不 多的
２ 结 果 与 讨 论
影 响水性 醇酸涂料 性能 的因素很 多 ， 包括原 材
