降低高固体分丙烯酸树脂型涂料黏度的方法

降低高固体分丙烯酸树脂型涂料黏度的方法摘要：由于传统的丙烯酸树脂型涂料中溶剂所占的比重较大，而且大多数溶剂对环境有危害性，因此，减少溶剂的使用量是当今环境的主要问题之一。减少溶剂的使用量意味着体系的固体分增多，溶液的黏度增大，如何在高固分涂料体系中减小黏度，使得涂料的性能满足涂刷的要求。本次主要研究通过降低树脂的分子量及聚合度的方法来降低体系的黏度方法来实现的。

关键词：高固体分分子量黏度分子量分布玻璃化温度（T g）

1.传统型与高固体分型丙烯酸树脂涂料对比

传统溶液型丙烯酸树脂型型涂料为改变其流动性以满足制造和施工的需要，使用大量的挥发性有机溶剂，在涂料成膜过程中，有机溶剂挥发到大气中，对大气在成一次污染，有机溶剂在光和氧的作用下产生大气反应，加速臭氧和剧毒的氮氧化物的生成，不仅对大气造成比一次污染更严重的二次污染，而且对人体带来更大的危害。

高固体分丙烯酸树脂型涂料是环境友好型涂料品种之一，它是低污染化的一种途径，深受民众的欢迎、认可。

由于传统溶剂型丙烯酸酯涂料对大气的污染程度很大，国家相应的限制其发展程度，而在传统溶剂型涂料基础上发展起来的高固体分丙烯酸树脂型涂料则由于对环境的污染性小的原因得到了高速发展。与传统溶剂型涂料相比，高固体分丙烯酸树脂型涂料大大降低了涂料体系中有机挥发物的含量，节约了固化能耗，同时它又具有颜色浅，保光、保色和耐候性佳，施工方便等特性，已成为高档涂料的一个重要品种。

2．通过控制分子量及分子量分布的方法来降低粘度的原理和方法

传统溶剂型涂料中成膜物的分子量较高，分子量达到一定范围才能保证涂料的性质，而在高固体分丙烯酸树脂型涂料中，为实现成膜物的低黏度化，就要大幅度的降低成膜物的分子量。要制备性能优良的高固体分丙烯酸树脂型涂料，首先必须严格控制丙烯酸成膜物的分子量和分子量分布，并且保证每个分子链上有两个以上的活性官能团。

聚合物溶液的黏度主要受聚合物分子量及浓度的控制，高固体分涂料用丙烯酸树脂只能由分子量低的低聚物组成，其数均分子量需要低至4000才能使固体含量达到60%而黏度不会太高。但当分子量较小时，就必须有较窄的分子量分布并且有足够的羟基酯单体参与聚合，才能保证每个树脂分子上都有两个以上的羟

基，从而不影响涂膜的质量。

2.1分子量的影响

分子量变化对黏度影响可以用自由体积变化来解释。在T g以上链段开始运动，链端运动增加，自由体积增加，黏度取决于影响链端自由体积的大小，分子量降低单位体积中的分子链端数增加，因链端容易产生链段运动，故链段运动增加。T g相应的有些降低可用下面经验公式描述：

式中，K是常数对于不同聚合物在0.25105～3105的范围。对于高固体分涂料用齐聚物或低聚物，可以用上式全面估算。显然，如果分子量M n降低，K/M n 值减少，对于某种齐聚物，其随其分子量变化较小，结果是T g降低。T g不仅取决于分子量M n,而且还取决分子结构。

2.2分子量分布的影响

聚合物分子量是多分散性的，降低分子量，合成齐聚物形式，分子量分布系数d=M

ω/M n也不能接近一，仍然有一定的分散性。分子量分布系数d小，树脂及涂膜性能好，树脂黏度随d值增加而增加。对高固体分齐聚物，力图使分散系数接近一，在同样分子量下黏度小。对于多分散聚合物，与黏度相关的是质均分子量M W,应用以下方程：

η=KMΧ

ω或lgη=lgK+xlgM

ω

式中，K和x是常数，取决于体系的性质。对于聚合物熔融体，当M W超过临界值M c时，x是3.4左右，相应于分子链的缠结对黏度的贡献。对于高固体分齐聚物，当希望M w

2.3降低分子量的解决方法

目前，丙烯酸酯低聚物一般由自由基聚合来制备，因为自由基聚合不能得到具有反应活性的端基，反应性官能团要通过共聚单体引入，而共聚反应又不能保证共聚单体按设计要求均匀分布在分子中；同时聚合物的分子量主要靠引发剂浓度和链转移浓度来调节，控制比较困难。另一方面，聚合物的分子量分布的控制也不容易，从理论上分析，自由基聚合在转化率比较低时，分子量分布与终止反应情况有关，若是双基结合终止，M

ω/M n=1.5，若是双基歧化终止，Mω/M n=2.0。当聚合转化率上升时，M

ω/M n值也上升，经过“自动加速”的聚合反应，Mω/M n 值可达5~10，当有支化产生时，M

ω/M n值可更高。因此，制备用于高固体分涂料的具有两个以上反应官能团的丙烯酸树脂低聚物并非易事。

但也不能说用自由基聚合就达不到高固体分树脂的合成要求。集团转移聚合

（GTP）是一种理想的制备高固体分丙烯酸树脂低聚物的聚合方法。这种聚合方法可以精确地控制丙烯酸聚合物的结构和分子量，分子量分布很窄，几乎是单分散的，官能团分布均匀。

原子转移聚合（ATRP）利用一种调控试剂与活性增长自由基进行快速、可逆的反应，从而在活性种和休眠种之间建立了一个快速平衡，达到控制聚合物链的目的，该方法几乎符合所有的丙烯酸酯单体，分子量分布可以控制在1.5以内，是极具前景的活性聚合方法之一。

上述的聚合方法均是“准”活性自由基聚合体系，一批单体反应完了，加入新的单体又可进行聚合，因此它的分子量可以通过单体与引发剂的比例严格控制。该类方法的工业化，将会给高固体分丙烯酸酯涂料的合成带来进展。

3.丙烯酸树脂型涂料的粘度分析方法

参考文献：

丙烯酸树脂型涂料汪长春，包启宇编著

高固体分涂料李桂林编著

涂料工艺涂料工艺编委会编

涂料与涂装原理郑顺兴编

涂料工业用检验方法与仪器大全虞莹莹主编