第23卷第3期2002年9月
青 岛 化 工 学 院 学 报
Jou rnal of Q ingdao In stitu te of Chem ical T echno logy
V o l.23N o.3
Sep.2002
文章编号:1001-4764-(2002)03-0020-03
涂料用水溶性丙烯酸树脂的合成
唐林生1,杨晶巍1,陈恩平2
(1.青岛化工学院化工与制药工程学院,山东青岛266042;2.沂源化肥厂,山东淄博256100)
摘 要:考查了几种因素对丙烯酸树脂水溶性、树脂水溶液的粘度及粘度峰值现象的影响。结果表明:影响树脂水溶性的主要因素是AA单体的用量和—COO H的中和程度;影响树脂水溶液粘度的主要因素是分子量调节剂和助溶剂的种类及用量;影响粘度峰值现象的主要因素是AA用量、—COO H的中和程度和助溶剂的种类。
关键词:水溶性丙烯酸树脂;合成;涂料
中图分类号:TQ630 文献标识码:A
Syn thesis of W a ter-soluble Acryl ic Resi n s for Pa i n ts
TAN G L in-sheng1,Y AN G J ing-wei1,CH EN En-p ing2
(1.Co llege of Chem ical Engineering and Pharm aceutics Engineering,Q ingdao Institute of Chem ical
T echno logy,Shandong Q ingdao266042;2.Yiyuan Facto ry of Fertilizers,Shandong Zibo256100)
Abstract:T he effects of vari ou s facto rs on the w ater2so lub ility and visco sity of acrylic resin s w ere investigated.T he w ater2so lub ility of the resin s m ain ly dep ends on the con2 ten t of AA in the resin s and the ex ten t of neu tralizing—COO H.T he visco sity of the aqueou s so lu ti on of the resin m ain ly dep ends on do sages and typ es of m o lecu lar w eigh t m odifiers and co so lven ts.T he‘visco sity2p eak p henom enon’m ain ly dep ends on the con2 ten t of AA,the ex ten t of neu tralizing—COO H and typ es of co so lven ts.
Key words:w ater2so lub le acrylic resin;syn thesis;p ain t
涂料的粘度对涂料的施工极为重要。水溶性树脂的粘度往往过高,且用水稀释时,其粘度随固含量的变化出现异常,在固含量30%附近出现峰值(以下简称峰值现象)[1～4]。因此,用它作基料配制的涂料,施工性能不好,不利于该类低污染涂料的推广应用。水溶性丙烯酸涂料是最重要的水溶性涂料之一。故本研究详细考查了各种因素对丙烯酸树脂水溶性及粘度特性的影响。
1 实验方法
1.1 单体配方(见表1)
表1 水溶性丙烯酸树脂的单体组成
T able1 M onom er compo siti on of w ater2so luble acrylic resins 单体规格质量分数 %
甲基丙烯酸甲酯(MM A)工业品23.0～29.0
丙烯酸丁酯(BA)工业品43.0～47.0
苯乙烯(St)工业品10.0
丙烯酸(AA)工业品4.0～8.0
丙烯酸羟乙酯(H EA)工业品7.5～15.0
收稿日期:2001209203
作者简介:唐林生(1962～),男,研究员
1.2 操作步骤
在装有搅拌器,回流冷凝管,温度计和滴液漏斗的四口烧瓶中,加入助溶剂和部分引发剂,开动搅拌并加热;待温度升至100℃时开始滴加单体,分子量调节剂和剩余的引发剂,2.5h滴完;单体滴加完毕后于100～110℃保温4h,之后降温至40℃以下,在充分搅拌下用氨水(除说明外)中和至pH=7.5～8.5,用水稀释得产品。
1.3 产品的性能测定
单体转化率采用重量法测定;粘度采用NDJ2 1型旋转粘度计于20～25℃下测定。
2 结果与讨论
2.1 引发剂的影响
水溶性丙烯酸树脂的合成常用过氧化苯甲酰和偶氮异丁氰作引发剂。实验发现,过氧化苯甲酰引发效果比偶氮异丁氰差,在引发剂用量为单体质量的1.5%时,前者单体转化率仅65%,而后者大于95%。引发剂的添加方式对聚合的影响也很大。当偶氮异丁氰全部加入助溶剂时,引发效果很差。单体的转化率仅40%左右。当溶于单体中和单体一起滴加时,引发效果好,单体的转化率大于95%。由于偶氮异丁氰在单体中的溶解度较小,故实验中将1 3的引发剂加入助溶剂中,剩余的加入单体中。
2.2 分子量调节剂的影响
为了获得较低粘度的树脂水溶液,一般加十二烷基硫醇(M1)和巯基乙醇(M2)等含巯基的化合物作为分子量调节剂。当助溶剂(乙二醇单丁醚和异丙醇混合溶剂,质量比为2∶1),AA和H EA 用量分别为总单体质量的50.0%,8.0%和12.
5%时,分子量调节剂对丙烯酸树脂水溶液粘度的影响如图1所示。
图1结果表明,巯基乙醇的效果较十二烷基硫醇的好。当巯基乙醇的用量为总单体质量的1.0%时,浓度为50%的树脂水溶液的粘度为1000～2000m Pa・s,适合于制备涂料。实验结果还表明,分子量调节剂的种类和用量对树脂的水溶性和粘度峰值现象没有明显的影响。
w(树脂) %
图1 分子量调节剂对树脂水溶液粘度的影响
F ig.1 Effect of mo lecular w eigh t modifiers on the visco sity of the aqueous so luti on of resins
□—0.1%M2;■—0.1%M1;◆—0.5%M1;◇—0.
5%M2;
●—0.8%M2;○—1.0%M2
2.3 中和剂的影响
丙烯酸树脂是通过用胺(氨)中和—COO H 实现水溶性化的。在巯基乙醇的用量为单体质量的1.0%,其它条件与以上相同时,考查了中和剂种类和中和程度的影响。实验发现,中和剂种类对树脂水溶液的粘度及粘度峰值现象的影响不十分明显,但中和程度影响较大,当中和程度小于80%时,树脂水溶性变差,粘度增大,产生峰值现象(见图2)。
w(树脂) %
图2 中和剂种类与中和程度对树脂水溶液粘度的影响
F ig.2Effect of the types and the extent of neutralizing on the visco sity of the aqueous so luti on of resins
●—乙二胺,100%;□—二甲基乙醇胺,100%;○—氨水,100%;◇—氨水,80%;◆—氨水,60%
2.4 助溶剂的影响
考查了各种助溶剂对树脂水溶性和粘度特性的影响。助溶剂对树脂水溶性的影响不大,但对粘度的影响很大。加入合适的助溶剂不仅能显著降低溶液的粘度,而且能消除粘度峰值现象。乙二醇
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第3期 唐林生等:涂料用水溶性丙烯酸树脂的合成
