高固体分树脂的制备及其在钢结构防腐外面漆中的应用研究

高固体分树脂的制备
及其在钢结构防腐外面漆中的应用研究
周文杰 （上海麦加涂料有限公司，上海 201800）
摘　要：介绍了高固体分树脂以及钢结构防腐外面漆的制备工艺和技术指标，讨论了制备高固体分树脂以及钢结构防腐外面漆的主要影响因素。

关键词：高固体分涂料；低VOC ；钢结构防腐外面漆
中图分类号：TQ 630.7 文献标志码：A 文章编号：1009-1696（2021）01-0005-04
[收稿日期] 2020-12-07
[作者简介] 周文杰（1983—），男，大学本科，工程师，目前主要从事防腐涂料的研发工作。

0 引言
在钢结构防腐涂装中，外面漆通常采用聚氨酯面漆。

在环保压力及水性产品无法完全满足性能要求的情况下，高固体分、低VOC （挥发性有机化合物）
含量的聚氨酯面漆无疑是主流选择。

通过用丙烯酸单体、相对分子质量调节剂对基础醇酸树脂加以改性，获得高固体分、低黏度、低羟值、低VOC 含量的树脂。

该树脂兼备醇酸树脂的高丰满度、价格低廉，以及热塑性丙烯酸树脂快干、耐候性、耐化学腐蚀
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Study on the Synthesis of a Kind of High Efficiency Exterior Wall Thermal Insulation Coatings
Zhang Qiangguo ，Meng Yun
（Hubao New Material Technology （Shanghai）Co.，Ltd.，Shanghai，201821，China）
Abstract ：According to the principle of hollow heat insulation，a kind of high efficiency exterior wall thermal insulation coatings with the fire prevention and weather resistance was synthesized by the low thermal conductivity mixed filler，inorganic resin and hydrophobic agent. The influences of the selection and dosage of the low thermal conductivity filler，mixed resin，foaming agent，hydrophobic agent and color paste on the comprehensive performances of the coating film were discussed. The test results showed that when the amount of low thermal conductivity mixed filler was 12.0 %~14.0 %，the mixed resin was 30.0 %~40.0 %，the foaming agent was 0.2 %~0.3 %，the hydrophobic agent was 3.0 %~4.0 %，the color paste was no more than 2.0 %，the comprehensive performances of the coating film were the best.Key Words ：thermal insulation coatings ；coefficient of thermal conductivity ；foaming agent ；inorganic resin
上海涂料
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性优良、保光保色性突出等优点，以其为基料制备主剂，采用六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯为固化剂，制备了高固体分、低VOC的钢结构防腐外面漆。

该面漆易施工，涂膜干燥快、硬度增长快、耐候性佳且性价比高，是钢结构防腐涂装的理想外面漆。

1 试验部分
1.1 高固体分树脂的制备
采用加聚法，选用丙烯酸单体、基础醇酸树脂等材料制备高固体分树脂。

首先制备基础醇酸树脂，其醇超的—OH可以和—NCO反应，再采用滴加的方式将丙烯酸单体接枝到基础醇酸树脂上，以此获得满足要求的高固体分树脂。

1.1.1 参考配方
高固体分树指的参考配方见表1。

表1 高固体分树脂的配方
1.1.2 高固体分树脂的制备工艺
将组分1中的脂肪酸、季醇、苯酐、顺酐、DBTO、二甲苯（回流）投入到带有搅拌、温控、冷凝器、分水器、滴液漏斗、通N2装置的四口烧瓶中，缓慢升温至（200±2）℃保持，酯化至酸值≤5 mgKOH/ g，然后降温至130℃以下，投入二甲苯①稀释，制得基础树脂，备用。

将组分2中的TBPB①、St、MMA、BMA、相对分子质量调节剂混合均匀后投入到滴液漏斗中，在（120±2）℃下滴加到基础树脂中，在规定的时间内滴完后保持1 h。

然后将二甲苯②、TBPB②混合均匀后投入至滴液漏斗中，在（120±2）℃下开始第2次滴加，在规定的时间内滴完，保持1 h后降温、过滤、出料，制得高固体分树脂，其技术指标见表2。

表2 高固体分树脂的技术指标
理论羟值/（mgKOH·g）56~58
1.2 钢结构防腐外面漆的制备
钢结构防腐外面漆的配方见表3。

表3 钢结构防腐外面漆的配方
钢结构防腐外面漆的制备工艺如下：
将高固体分树脂投入至配料缸中，开启搅拌（500~ 600 r/min），依次投入羧酸盐分散剂、有机膨润土、气相二氧化硅、钛白粉、酞菁蓝，继续搅
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拌（1 000~ 1 200 r/min）10 min，制成预分散漆浆。

将预分散漆浆过砂磨机，研磨至细度≤30 μm，接入调漆缸中，开启搅拌（500~600 r/min）并投入聚酰胺蜡浆，继续搅拌（2 000~2 200 r/min）10 min。

待聚酰胺蜡浆分散结束后，继续搅拌（800~1 000 r/min），依次投入二月桂酸二丁基锡、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、二甲苯、醋酸丁酯、PMA，分散5 min，制得钢结构防腐外面漆的A组分，与B组分六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯按配比混合均匀后即可使用。

施工时按照m（A）∶m（B）=10∶1的比例将两者混合均匀，加入5%稀释剂［m（二甲苯）∶m（醋酸丁酯）∶m（PMA）=5∶4∶1］，用高压无气喷涂机进行喷涂，施工状态下VOC为380~400 g/L，湿膜厚度200~250 μm，无流挂、无气泡、漆膜平整，与前道涂层配套良好，完全可以满足要求。

钢结构防腐外面漆的性能指标见表4。

表4 钢结构防腐外面漆的性能指标
2 结果与讨论
2.1 基础醇酸树脂中多元酸的选择
在制备基础醇酸树脂时，若选择含有共轭双键的不饱和脂肪酸并且用量过多时，其会与丙烯酸单体聚合反应过快并胶化，不易控制。

而且这种1，4加成的主反应同时消耗了不饱和脂肪酸的双键，影响漆膜的氧化交联干燥。

因此，本研究选择含非共轭双键的不饱和脂肪酸，同时引入顺酐增加基础醇酸树脂中的共轭双键反应活性点，用于和丙烯酸单体共聚。

但顺酐用量要适宜，用量过少，无法与丙烯酸单体有效聚合；若用量过多，则易引起胶化。

设计顺酐的不同用量，考察了其对高固体分树脂性能的影响，结果见表5。

试验表明：当顺酐用量在2 %~4 %时，合成的基础醇酸树脂可与丙烯酸单体进行有效聚合。

表5 顺酐用量对高固体分树脂性能的影响
Table 5 Effects of maleic anhydride dosage on the performances
2.2 基础醇酸树脂反应深度的影响
在合成高固体分树脂时，基础醇酸树脂反应深度要控制在合适的范围之内，如果反应深度过高，与丙烯酸单体聚合时所得共聚物的黏度会过高，达不到树脂低黏度的要求。

设定不同的基础醇酸树脂反应深度，研究其对高固体分树脂黏度的影响见表6。

表6结果表明，当基础醇酸树脂的反应深度控制在95%~96%时，可满足要求。

表6 基础醇酸树脂的反应深度对高固体分树脂黏度的影响Table 6 Effects of reaction depth of basic alkyd resin on the
98胶化
2.3 制备高固体分树脂引发剂的选择
增加引发剂的用量，可增加反应活性点，提高反应速率，降低聚合物的相对分子质量，进而降低树脂黏度。

但如果引发剂的用量过高，就会产生较多的游离体，降低树脂的耐老化性，也会增加不安全因素，本试
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验选择TBPB为引发剂。

TBPB在室温下稳定，储运方便，制备的树脂相对分子质量分布较窄，有利于提高树脂的固体分，试验表明，TBPB的用量以0.4%为宜。

2.4 聚合反应温度的选择
聚合反应温度越高，引发剂分解得越快，则自由基浓度越高，加快了链增长和链终止，既加快了聚合速率又降低了聚合度。

此外，随着反应温度的升高也提高了溶剂的链转移速率，降低了聚合物的相对分子质量及树脂黏度。

但温度过高，则反应难以控制。

所以聚合温度的选择要参照引发剂的半衰期并与溶剂的沸点相适应，通过试验，本研究选择溶解力好、链转移性及沸点适中的二甲苯为溶剂，确定120℃为最佳的聚合反应温度，采用滴加的方式可使反应平稳可控。

2.5 丙烯酸单体用量的影响
丙烯酸单体的用量直接影响涂膜的硬度、干燥时间、耐老化性，若用量过低，对涂膜的以上性能没有明显提高；若用量过大，树脂中游离单体增加，相溶性、耐老化性变差。

本试验设计适宜的丙烯酸酯玻璃化转变温度（T g），丙烯酸单体用量为30%~40%即可。

丙烯酸单体的用量对钢结构防腐外面漆性能的影响见表7。

表7 丙烯酸单体用量对钢结构防腐外面漆性能的影响Table 7 Effects of acrylic acid dosage on the performances of
2.6 相对分子质量调节剂用量的影响
相对分子质量调节剂起到链转移的作用，可降低聚合物的相对分子质量及树脂黏度。

随着相对分子质量调节剂用量的增加，树脂黏度逐步降低，但其增加到一定量后，树脂黏度不再变化。

试验表明，相对分子质量调节剂的用量以1%~2%为宜（表8）。

表8 相对分子质量调节剂用量对高固体分树脂黏度的影响Table 8 Effects of molecular weight regulator dosage on the
2.7 防流挂助剂的选择
钢结构防腐面漆在高压无气喷涂时极易出现流挂问题，试验表明，将聚酰胺蜡和气相二氧化硅搭配，可有效解决面漆的流挂问题。

2.8 消泡剂的选择
钢结构防腐面漆在高压无气喷涂时极易出现气泡，试验表明，有机硅消泡剂可有效解决气泡问题。

2.9 固化剂的选择
针对钢结构防腐面漆，可选用的多异氰酸酯固化剂很多。

考虑到对涂膜性能要求较高，本研究采用六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯作为固化剂，该固化剂具有优异的耐老化性和防腐性。

3 结语
采用加聚法制备了高固体分、低黏度、低羟值的高固体分树脂，制备工艺简单易控，原料易得。

以此树脂为基料，选择合适的分散剂、防沉剂、防流挂助剂、消泡剂、流平剂等材料制备主剂，以六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯为固化剂，制备了满足要求的钢结构防腐外面漆，此面漆VOC含量低、性价比高，可作为钢结构防腐涂装的理想外面漆使用。

Preparation of High Solid Resin and Its Application in Anticorrosive Exterior T opcoat for Steel Structure Zhou Wenjie
（Shanghai Maijia Coatings Co., Ltd., Shanghai 201800, China）
Abstract: The preparation technology and technical index of high solid resin and anticorrosive exterior topcoat for steel structure were introduced, and the main influencing factors of preparing high solid resin and anticorrosive exterior topcoat for steel structure were discussed.
key Words: high solid coatings；low VOC；anticorrosive exterior topcoat for steel structure。