丙烯酸树脂全面介绍

1.单体结构与性能
HO
CH2 C C OR
丙烯酸酯 Tg低 低的抗张力和高的伸长率 抗水解性能以及化学稳定性稍差
CH3 O
CH2 C C OR
甲基丙烯酸酯
Tg高 高的抗张力和低的伸长率 抗水解性能以及化学稳定性好
2.丙烯酸酯的共聚物与共聚单体 例： PMMA：太脆 聚丙烯酸丁酯：太软，粘，可做粘合剂，不宜作 涂料
一、概述
1. 定义 以丙烯酸及其酯和甲基丙烯酸及其酯的 聚合物和共聚物称为丙烯酸树脂
以其为成膜物的涂料称作丙烯酸树脂涂 料
2. 分类
组分
全丙树脂 苯丙树脂 硅丙树脂 醋丙树脂 氟丙树脂等
涂料剂型
成膜特性
溶剂型涂料 水性涂料 高固体组份涂料 粉末涂料
热塑性丙烯酸 树脂 热固性丙烯酸 树脂
二、 丙烯酸单体与聚合物
应用：多年来广泛用于黑色家电产品外壳的表面喷涂装饰 、汽车修补漆、机械、建筑等领域应用广泛。
2. 热固性丙烯酸树脂
也称为交联型或反应交联型树脂，其成膜 过程中伴有几个组分可反应基团的交联反 应，因此涂膜具有网状结构，不熔不溶， 使涂膜的机械性能、耐化学品性能大大提 高。
优点：
较高的固体份，成膜后，不溶于有机溶剂，有更 好的抗化学、抗溶剂、抗碱、抗热性；更好的光 泽和表观，丰满，强韧。
羟基-异氰酸酯反应而交联
封闭型异氰酸酯交联
优点
缺点
室温固化但具有烘烤 有害有毒
硬度、耐介质性好， 价格高
色泽、耐候性好
潮气敏感
坚韧性好
需要双组份包装
丙
烯
用途
酸
-
室温固化：
聚
交通设备（飞机、汽车、舰艇等修补漆）
氨
建筑，农具及铁路设备 保养漆（贮罐、桥梁、钻井平台）
酯 涂 料
热敏感底材（塑料、皮革、纤维）
缺点：
有一定的使用寿命，不能长时间储存。
应用：
最重要的应用是和氨基树脂配合制成氨基-丙烯 酸烤漆，目前在汽车、摩托车、自行车、卷钢等 产品上应用十分广泛。
3. 交联反应：
一般通过-OH、- COOH、- NH2、环氧等 与交联剂（如氨基树脂，多异氰酸酯及环 氧树脂等反应）。
其中羟基丙烯酸树脂是最重要的一类， 用于同多异氰酸酯固化剂配制室温干燥双 组分丙烯酸-聚氨酯涂料和丙烯酸-氨基烘漆 ，这两类涂料应用范围广、产量大。
R'OCH2
CH2OR'
丙烯酸-氨基烘漆
优点
缺点
室外稳定性、耐候 性好
保光性好
色泽好
漆膜硬度高，固化 时间短
丰满度不如氨基醇酸 表面张力大
施工性能不如氨基醇 酸
易产生抽缩、缩孔
用途
在电冰箱、洗衣机等家用电器方面受到垂青
广泛用于摩托车、自行车及轻工制品的涂装 。
2.异氰酸酯交联
因此共聚引入官能团可使树脂具有各种期望性能
单体贡献
甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、苯乙烯 、丙烯酸
丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2乙基己酯
甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯
甲基丙烯酰胺、丙烯晴
甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯 丙烯晴、氯乙烯、偏氯乙烯、甲基丙 烯酰胺、甲基丙烯酸
苯乙烯、含芳香族的单体
丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯 N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸缩水甘油酯 、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙
烘烤固化：（封闭异氰酸酯）
用于各种金属底材的室外耐候性好的粉末涂料
3.环氧树脂交联
O
+ R
C
OCH2CH2OH CH2
CH
OR' 加 热
O
O
R C OCH2CH2OCH2 CH OR'
OH
环氧树脂固化丙烯酸涂料
优点
缺点
对金属极好的附着力
好的弹性（硬而可塑）
低的固化收缩率，表面 平整
好的耐水解性、耐腐蚀 性
他们均聚物难满足成膜物要求，但是二者共聚物 最常用，称为全丙涂料。 MMA：硬单体 BA：软单体 可以通过二者的共聚调节Tg,以达到满意的硬度和 柔韧性。
硬单体：单体的均聚物Tg较高者， 提高硬度和拉伸强度。
甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、乙酸乙烯酯等
软单体：赋单予体一的定均的聚T1g柔物TWg11韧TTWg22g性较和WT低gnn 延者伸，性。 丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯、2-乙基己酯等
丙烯酸树脂全面介绍
色浅 保色、保光
耐腐蚀
耐污染 耐候
最重要的是丙烯酸树脂可以通过配方设 计得到不同硬度、柔韧性和其他要求的性 质。
近年来，国内外丙烯酸烯树脂涂料的发 展很快，目前已占涂料的１/３以上，因此 ，丙烯酸树脂在涂料成膜树脂中居于重要 地位。
一 二 三 四
概述
丙烯酸单体与聚合物 溶剂型丙烯酸树脂 高固体份丙烯酸树脂
氨基树树脂
环氧树脂
含有羟基 丙烯酸树脂
异氰酸酯
1.氨基树脂交联
CH2OR'
CH2OR'
N
C
O
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N
N
R
C
+ OCH2CH2OH
R'OCH2
C
C
N
N
加热 N CH2OR'
R'OCH2
CH2OR'
CH2OR'
CH2OR'
N
C
N
N
+ 2R'OH
RCOOCH2CH2OCH2
C
C
N
N
N CH2OCH2CH2OCOR
共聚物的Tg可按加合 性公式计算
共聚目的？ （1）改进树脂的Tg
（2）调节树脂极性、溶解性、机械力学性能，如丙 烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酸二甲氨胺基已酯等可改 进漆膜与底材的附着力
（3）引进官能团，用以和交联剂反应形成交联结构
主要功能单体有：
引入-OH：丙烯酸羟乙酯（羟丙酯），N-羟甲基丙烯 酰胺
引入-COOH：丙烯酸，甲基丙烯酸，亚甲基丁二酸 ，使共聚物成为水溶性，改进树脂附着力，与有关 交联剂发生反应。
烯酸烯丙酯、氯乙烯、偏氯乙烯
膜的性质
提高硬度，称之为硬单体 提高柔韧性，促进成膜，
称之为软单体。
室外耐久性
抗撕 抗水性 耐溶剂
光泽 引入官能团或交联点，
提高附着力， 称之为交联单体
三、溶剂型丙烯酸树脂
溶剂型
热塑性树脂
溶剂或分散介质的 挥发使大分子或大 分子颗粒聚集融合 成膜。
热固性树脂
成膜过程中伴有几 个组分可反应基团 的交联反应，涂膜 具有网状结构。
固化温度高 太阳光下易变黄 耐候性差 有限的贮存稳定性（约1年 ）
1. 热塑性丙烯酸树脂
其成膜主要靠溶剂或分散介质（常为水）挥发使大 分子或大分子颗粒聚集融合成膜，成膜过程中没有 化学反应发生，为单组分体系。
优点：清漆色泽浅，透明度高；耐光、耐候、耐热、耐腐 蚀性能好；保光保色性能好。
缺点：固体分低，分子量较高，粘度大，故施工性能差， 涂膜丰满度差，低温易脆裂、高温易发黏，溶剂释放性差， 实干较慢，耐溶剂性不好等，与其他树脂相容性差。