水性丙烯酸树脂工艺及配方设计59页PPT
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9 丙烯酸酯类功自由基聚 合活性高，广泛用于不饱和涂料，光固化涂料得扩链、 交联剂。如：
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O
O
CH2 CH C OCH2CH2O C CH CH2
O
O
CH2 CH C O (CH2CH2O)2 C CH CH2
O
O
CH2 CH C OCH2 CH CH2
COCH3 CN
COCH2CH2OH
O
O
该树脂可单独成膜，也可添加HDI三聚体交联成膜，性能更 佳，成为聚氨酯改性丙烯酸涂料。
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6 粉末状树脂的合成
6.1 溶液聚合沉降法
聚合方法与溶液聚合相同，只后处理方法不同。 在5节中所得树脂溶液中加入不良溶剂，如乙醇、水。 聚合物沉淀析出，洗涤、烘干、粉碎，可用于粉末涂 料配方。
反应式：
CH2
O CHC OH + CH3CH2
C(CH2OH)3
[H+]
CH3CH2C
O (CH2OC CH CH2)3 + 3 H2O
酯化：268kg三羟甲基丙烷，475kg丙烯酸，9.2kg对 甲氧基苯酸，2kg氧化亚铜，800升苯，投入反应釜， 搅拌，升温70 ℃左右，滴加浓硫酸（约30kg），10分 钟加完，控温80左右，回流脱水，约出水108kg，无出 水时为终止，约5h。
O
O
CH2 CHC OH CH2 CC OH 及其钠盐
CH3
O
O
CH2 CHC OCH2CH2OH CH2 CHC NH2 等
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合成方法：有机溶剂作介质聚合，在中和，水 分散，馏出溶剂，不能直接水分散聚合。
水溶性树脂的固化 自身成膜，多价金属离子络合交联，封闭型异氰 酸酯开封交联低分子中和剂挥发，产生羧基交联。
水性丙烯酸涂料配方设计
水性丙烯酸涂料配方设计
1.主要成分：
-丙烯酸共聚乳液：作为主要胶体颗粒，提供涂料的胶性和稳定性。
-填料：如碳酸钙、氧化铝等，提高涂膜硬度和附着力。
-分散剂：如十二烷基苯磺酸钠等，用于分散填料和稳定乳液。
-乳化剂：如辛酸月桥醇酯等，用于稳定乳液。
2.辅助成分：
-pH调整剂：如三乙醇胺，用于调整涂料的酸碱度。
-防腐剂：如异恶唑硫酮等，防止涂料发霉和腐败。
-抗氧化剂：如丁基羟基甲苯，防止涂料老化。
-防沉剂：如聚乙烯醇等，避免填料沉淀。
-润湿剂：如脂肪醇聚氧乙烯醚等，提高涂料的涂布性。
3.配方设计：
根据涂料的要求和实际情况，可进行以下配方设计：
-丙烯酸共聚乳液：占总配方的50-60%。
-填料：占总配方的30-40%，可根据需要调整。
-分散剂：占总配方的1-3%。
-乳化剂：占总配方的1-3%。
-pH调整剂：根据需要添加，一般占总配方的0.1-0.5%。
-防腐剂、抗氧化剂、防沉剂、润湿剂等：根据需要添加，总共占总配方的1-3%。
4.配方示例：
根据上述配方设计，以下是一个水性丙烯酸涂料的配方示例：
-丙烯酸共聚乳液：60%
-填料：35%
-分散剂：2%
-乳化剂：2%
-pH调整剂：0.3%
-防腐剂、抗氧化剂、防沉剂、润湿剂等：0.7%。
水性涂料用丙烯酸树脂的制备
I水性涂料用丙烯酸树脂的制备摘要与传统的溶剂型涂料相比，水性涂料具有价格低、使用安全，节省资源和能源，减少环境污染和公害等优点，因而已成为当前发展涂料工业的主要方向。
水性丙烯酸烯树脂涂料是水性涂料中发展最快、品种最多的无污染型涂料。
本实验采用溶液聚合法，以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）和丙烯酸（AA）为单体，以正丁醇为溶剂，过氧化苯甲酰（BPO）为热引发剂，制得了水性丙烯酸树脂。
分析了反应温度、时间，单体、引发剂和中和剂用量对水性丙烯酸树脂性能的影响。
结果表明合成水性丙烯酸树脂的最佳工艺条件为：丙烯酸AA为单体总摩尔质量的12.5%，甲基丙烯酸甲酯（MMA）:丙烯酸丁酯（BA）为1:1，引发剂用量为单体总摩尔质量的0.5%，反应温度为100℃，反应时间为3h，中和度为90%。
关键词：丙烯酸树脂，单体，涂料，溶液聚合，合成II The Preparation of Water-based Coating withAcrylic ResinABSTRACTCompared with the traditional solvent coating, coating with low price The use of safe, save resources and energy, reduce environmental pollution and pollution etc, and thus has become the current development of coating industry the main direction of water-borne acrylic PVC resin paint is water-based coating the fastest growing most varieties in no polluting coatings.This experiment by solution polymerization, with methyl methacrylate （MMA）, butyl acrylate （BA）and acrylic acid （AA）as the monomer, with butyl alcohol as the solvent and benzoyl peroxide （BPO）as the thermal initiator, with water based acrylic resin.Analyzed the reaction temperature, time, monomer initiator and neutralizing agent dosage on the properties of water-based acrylic resin. The results showed that the best process conditions for synthesis of waterborne acrylic resin: Acrylic AA 12.5% of the total molar mass of monomer, methyl methacrylate （MMA）, butyl acrylate （BA）as 1:1, initiator dosage is 0.5% of the total molar mass of monomer, reaction temperature of 100, the reaction time is 3 h, neutralization degree of 90%.KEYWORDS：acrylic resin，monomer，coating，solution polymerization，synthesis目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 水性涂料 (1)1.2 水性丙烯酸树脂简介 (2)1.2.1 水性丙烯酸树脂的概念 (2)1.2.2 水性丙烯酸树脂的特点 (3)1.2.3 水性丙烯酸树脂的分类 (3)1.3 水性丙烯酸树脂的主要合成方法 (5)1.4 水性涂料用丙烯酸树脂的研究现状 (6)1.5 水性丙烯酸树脂反应机理 (8)1.5.1 水性丙烯酸树脂的聚合机理 (8)1.5.2 丙烯酸树脂水性化方法 (10)1.6 丙烯酸树脂的运用 (11)1.7 本课题研究的目的意义及内容 (11)2 实验部分 (13)2.1 实验药品及仪器 (13)2.1.1 实验药品 (13)2.1.2 实验仪器 (13)2.1.3 实验装置 (13)2.2 树脂的合成反应原理 (14)2.3 实验原料的选择 (14)2.3.1 单体的选择 (14)2.3.2 引发剂的选择 (14)2.3.4 溶剂的选择 (15)2.3.5 中和剂的选择 (15)2.4 水性丙烯酸树脂的制备工艺 (15)2.5 水性丙烯酸树脂的性能测试 (15)2.5.1 外观的检测 (15)2.5.2 固含量的测定 (15)2.5.3 反应转化率的测定 (16)2.5.4 黏度的测定 (16)2.5.5 水溶性的测定 (16)2.5.6 透光率的测定 (16)3 结果与讨论 (17)3.1 不同单体用量对树脂性能的影响 (17)3.1.1 软硬单体比例对树脂性能的影响 (17)3.1.2 AA用量对丙烯酸树脂性能的影响 (17)3.1.3 引发剂用量对树脂性能的影响 (18)3.2 反应温度对树脂性能的影响 (20)3.3 反应时间对树脂性能的影响 (22)3.4 中和剂对树脂性能的影响 (23)4 结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)水性涂料用丙烯酸树脂的制备 11 绪论1.1 水性涂料涂料，旧称油漆，是指可涂覆于物件表面，与基体结合牢固、形成具有一定强度固态薄膜的物质。
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第二节 原材料
一 聚合单体
1 常用单体
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2 单体与漆膜性能的关系
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3 单体中聚合物的检验
单体储运中可能生成聚合物，含有聚合物的单体不能使用，否则将影响成 品质量，检验单体中是否有聚合物，是保证产品质量的前提。测定时利用聚合 物在某些溶剂中不溶解，选择适当的溶剂将单体稀释，不溶的聚合物析出，会 使混合液发生浑浊仅反应出单体中含有聚合物。
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四 溶剂和链调节剂
所选的溶剂必须能很好地溶解单体，引发剂，链调节剂和反应生成的聚合物， 使反应始终在均一体系中进行，并且能使反应混合物有较底的粘度。
常用的溶剂：芳烃（甲苯，二甲苯） 酯类（醋酸乙酯，醋酸丁酯 等） 高沸点醇（丁醇） 酮（甲乙酮） 酮醇（二丙酮醇）
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为了得到较高固体分和较底粘度的树脂，常用链调节剂 来控制分子量。
二、接枝共聚──将不同组成和结构的两种共聚物通过共价键结合在一起，
从而大大改变了由机械混合在一起的该两种共聚物的性能。
三、互穿网络──把不具有化学键联接的聚合物分子联锁在一起。
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四 溶剂型丙烯酸树脂的制造工艺
┍ 本体聚合 （合成的树脂分子量大，采用少） 聚合方法 ┥ 溶液聚合 ┑
│ 悬浮聚合 ┝ 涂料工业常用的方法 ┕ 乳液聚合 ┙
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阻聚剂去除方法
1）减压蒸馏──一般单体都可用减压蒸馏法溜出纯净的单体以除去阻聚剂。 2）碱洗法──对于低级酯类可加入5%的NaOH及20%NaCl水溶液，每100份
单体中约用100份洗涤液，充分搅拌混合后，静置分层，上层单 体可用碱液检验阻聚剂是否除尽（不再出现黄色），如果未除尽 可再洗一次，除去阻聚剂的单体用清水洗涤至中型为止，然后用 无水Ｎa2SO4干燥。高级酯类可用25%的Na2CO3及1%NaOH 的水溶液洗涤。 注意之处：碱洗法不易把阻聚剂除得干净。此外，低级酯的水溶性大，洗涤 时损失也太大，很不经济，能与碱反应的丙烯酸酯，甲基丙烯酸 单体以及水溶性较大的羟烷酯单体都不能用碱洗法来除去阻聚剂。 3）离子交换树脂法──可以采用强碱性大孔径阴离子交换树脂来脱除酚类阻聚
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H2C C COOCH3 (NH4)2SO4
丙烯氧化法：将丙烯氧化成丙烯酸，再与甲醇酯化而得。
（2）丙烯酸其他酯的制法。
丙烯酸甲酯同需要合成的丙烯酸酯相对应的醇进行酯交换反应， 脱出甲醇，制得各种丙烯酸酯。
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2.甲基丙烯酸酯类单体
甲基丙烯酸甲酯的制备成熟的方法是丙酮氰醇法，也是目前普遍 使用的方法。
料以及助剂组成，当溶剂挥发后就形成平整光滑的漆膜。 热塑性丙烯酸树脂的性能主要取决于所用单体、单体配
比、分子量及其分布。这类涂料具有如下优点： （1）与硝基清漆、醇酸树脂涂料相比，它的耐候性优良； （2）保光性优良，具有深邃的光泽和透明性； （3）耐水性优良，耐酸、耐碱性优良，对洗涤剂有较强的
抗性； （4）只要底漆选择适当，附着力就良好。 （5）抛光性良好。
应用：热固性丙烯酸树脂涂料广泛应用于汽车制造领域，包括轿 车等类车辆的外表。调查表明，热固性丙烯酸树脂涂料约占整 个汽车用涂料的35%。另外，在轻工产品、家用电器产品、仪 器仪表、航空材料等方面，热固性丙烯酸树脂涂料也得到大量 应用。
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第四节 丙烯酸树脂及涂料的生产工艺
丙烯酸树脂是丙烯酸、甲基丙烯酸及其脂或其衍生物的 均聚和共聚物的总称。其化学结构为：
H2C C(CH3)CONH2
H2SO4
在80~140℃间用过量的浓硫酸（100%）进行酰胺化反应生成甲
水性丙烯酸树脂工艺与配方设计
水性丙烯酸树脂还可用于制造具有 特殊光学和化学性质的高档防伪油 墨。
粘合剂领域
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家居装修粘合剂
水性丙烯酸树脂在家居装修粘合剂中应用广泛， 因其具有良好的粘附力、耐久性和环保性。
工业粘合剂
水性丙烯酸树脂也可用于制造各种工业粘合剂， 如汽车、电子和航空等领域的粘合和密封。
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医用粘合剂
水性丙烯酸树脂还可用于制造医用粘合剂，如伤 口敷料和手术用胶等，因其具有良好的生物相容 性和安全性。
引发剂选择
引发剂是水性丙烯酸树脂配方中的重 要组成部分，它能够控制聚合反应的 速度和温度。选择合适的引发剂可以 提高聚合效率和产物的性能。
常用的引发剂包括过氧化物、偶氮化 合物等。选择引发剂时需要考虑其分 解温度、活性氧含量、对聚合反应的 影响以及对最终性能的影响。
溶剂选择
溶剂在水性丙烯酸树脂的制备过程中起着溶解和稀释的作 用。选择合适的溶剂可以提高树脂的溶解度和稳定性。
该方法的优点是所得水性丙烯酸树脂具 微乳液聚合法需要选择合适的油相、水
有高分子量、低黏度、高稳定性等特点， 相和反应条件，以获得性能优良的水性
且生产过程中不使用有机溶剂。
丙烯酸
功能性单体是水性丙烯酸树脂配方中的重要组成部分，它们 决定了树脂的性能和应用领域。在选择功能性单体时，需要 考虑其反应活性、官能度、稳定性以及对最终性能的影响。
常用的溶剂包括醇类、酯类、酮类等。选择溶剂时需要考 虑其溶解度参数、挥发性、毒性以及对最终性能的影响。
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水性丙烯酸树脂的应用领 域
涂料领域
建筑涂料
水性丙烯酸树脂在建筑涂料中应 用广泛，因其具有良好的耐候性、 保色性和装饰性，能够提供优异 的抗划伤、抗沾污和抗紫外性能。
水性丙烯酸树脂的生产工艺
水性丙烯酸树脂的生产工艺1. 概述水性丙烯酸树脂是一种新型的涂料材料，具有无毒、无味、无污染、色泽鲜艳、耐候性好等优良特性。
它是以丙烯酸乳液为基础，加入改性剂、助剂等辅助剂，经过分散、乳化、稳定、调整PH值等步骤而成。
本文将介绍水性丙烯酸树脂的生产工艺。
2. 原料与设备水性丙烯酸树脂的主要原料为丙烯酸乳液，而丙烯酸乳液的原料为丙烯酸酯。
丙烯酸酯是一种透明的液体，在常温下易挥发，需要采取一些措施来进行保存和运输。
其他辅助原料包括改性剂、助剂、分散剂等。
设备包括反应釜、搅拌器、分散机、加压泵、调节阀等。
3. 生产工艺3.1 制备丙烯酸乳液丙烯酸乳液是制备水性丙烯酸树脂的基础。
具体工艺如下：1.在反应釜中加入适量的丙烯酸酯、新乳化剂和硬脂酸钠，搅拌均匀。
2.将氮气注入反应釜中，晃动反应釜，将反应釜加热至80℃，并保持2小时。
3.在稀酸性条件下（pH = 3.5-4），加入适量的乳化剂，继续晃动反应釜，并将其加热至80℃-85℃。
4.增加乳液的分散度，可使用高速分散机进行分散。
3.2 加入辅助原料在丙烯酸乳液中，加入适量的辅助原料。
例如，加入改性剂可以提高丙烯酸树脂的耐磨性和耐光性。
加入助剂可使树脂具有更好的附着力。
3.3 调节pH值为了保证丙烯酸树脂的稳定性，需要将其pH值调节在不同的范围内。
调节pH 值需要在稀酸性条件下进行。
具体的工艺视情况而定。
3.4 提高稳定性为了提高丙烯酸树脂的稳定性，需要将其稀释并使用高速搅拌机进行再次分散。
分散完成后，将丙烯酸树脂过滤并储存在容器中，以备使用。
4. 结论生产水性丙烯酸树脂是一项复杂的过程，在制备过程中需要仔细处理各种原料，按照一定的工艺条件进行混合和分散。
通过本文的介绍，希望对水性丙烯酸树脂的生产工艺有一个初步的了解。
涂料化学第14章丙烯酸树脂ppt课件
14.1 丙烯酸单体与聚合物
各种单体对漆膜性质的影响
14.1 丙烯酸单体与聚合物
丙烯酸树脂的交联反应
羟甲基与羟基反应
羟甲基与羟甲基反应
羟甲基与羧基反应
14.2 溶剂型丙烯酸树脂
热塑性丙烯酸树脂
热塑性丙烯酸涂料主要组分是聚甲基丙烯酸甲酯。它通 常由自由基溶液聚合制备，溶剂可为甲苯／丙酮，引发剂可 以是过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈，反应温度在90~110℃， 一般要求聚合物重均分子量约为90000，这种聚合物在室外 使用有非常突出的保光性。
14.3 高固体份丙烯酸树脂
制备用于高固体份涂料的丙烯酸树脂是非常困难的，如果丙
烯酸树脂的组成为MMA ：BA ：HEMA ：AA，为了得到高固体
份丙烯酸树脂可以从两方面着手：
一是增加HEMA(甲基丙烯酸羟乙酯)的量，如将其增 至15％、则平均每个分子的羟基量可增至近4个。
二是使树脂的分子量分布尽量窄，极性基团的分布 尽量要均匀。后者在高固体份涂料中是非常关键的。
涂料化学
第十四章 丙烯酸树脂
➢本章要求：
1、掌握丙烯酸树脂涂料的成膜反应； 2、了解溶剂型丙烯酸树脂的特点； 3、了解高固体份丙烯酸树脂、水稀释性丙烯酸树脂的特性。
➢本章重点：
丙烯酸树脂涂料的成膜反应；溶剂型丙烯酸树脂、 固体份丙烯酸树脂、水稀释性丙烯酸树脂的特性
➢本章难点：
丙烯酸树脂涂料的成膜反应
本章复习题
1、简述热塑性丙烯酸树脂的成膜原理。 2、试简述热塑性丙烯酸酯涂料的优缺点。14.2 溶剂型丙烯酸树脂
热塑性丙烯酸树脂
◇ 单纯的PMMA太脆，且对底漆的附着力差，溶剂不易挥发尽， 原因是其玻璃化温度高。常需加增塑剂，如邻苯二甲酸丁酯等。