水性醇酸树脂

交 联
双组分烘烤系统
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醇酸树脂的特点
•发展最早、产量最大、用途最广的品种之一 •原料易得，基本上不依赖于石油产品 •价格便宜 •组分和性能可以在很大范围内调整 •格外好的成膜能力 •高的光泽 •易于施工和与空气交联
优点
缺点
干燥和固化时间相当慢 成膜硬度低 耐水性和耐候性较差
（5）用80~120目的滤网过滤，即得到水性醇酸铁红防锈底漆。
上海市涂料研究所
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水性醇酸铁红防锈底漆性能指标
项 目 施工性 容器中状态 指 标 漆膜平整光滑、无针孔、流挂，涂刷两道无障碍 搅拌均匀无硬块，呈均匀状态
对面漆的适应性
储存稳定性（50℃，15d） 细度，μm 遮盖力，g/m2 干燥时间（25℃） 表干 实干
2 混合阶段
（1）在调漆釜中加入配方量的乙二醇丁醚和去离子水（包括研磨色浆阶段的 冲洗水），在搅拌情况下慢慢加入水性醇酸树脂，使之稀释；然后加入氨水， 调整PH值为7~8；
（2）在搅拌情况下，慢慢加入配方量的Foamax 810、BYK-333、RM-8W和 RM-2020；
（3）在搅拌情况下，搅拌下慢慢加入第一步色浆。 （4）检测PH值，用氨水调整PH值为7~8，可加适量的去离子水调节粘度；
H3C-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOR +
1
O2
2+ ROOH + Co
ROOH + Co3+
Co2+ + ROO + H+
H H3C-(CH2)4-CH=CH-C C H CH O OH O H3C-(CH2)4-CH=CH-CH= CH CH (CH2)7-COOR CH-(CH2)7-COOR O
1.5
1.5 0.4 0.2 0.4 0.3 53
1.5
0.9 0.4 0.2 0.4 0.3 50
1.5
1.4 0.4 0.2 0.4 0.3 35
1.5
0.6 0.4 0.2 0.4 0.3 56
1.5
香港劲辉 深圳海川化工 OMG TEGO
61 9 3 0.5 50 1 1 1 1 1
TEGO BYK Rohm and Hass Rohm and Hass OMG 香港劲辉
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底漆的制备方法如下：
1 研磨色浆阶段 （1）在分散釜中加入配方量的乙二醇丁醚和去离子水，在搅拌情况下慢慢加 入水性醇酸树脂，使之稀释；然后加入氨水，调整PH值为7~8； （2）在搅拌情况下，慢慢加入配方量的Foamax 810和水性催干剂； （3）在搅拌情况下，慢慢加入配方量的CMS-555、沉淀硫酸钡、ZP-10、 Alcophor 827和氧化铁红，然后用砂磨机进行研磨，直至细度小于30微米； （4）达到细度要求后，放出色浆，并用计量的去离子水分三次冲洗砂磨釜， 并将该部分冲洗水用于后面的配漆中。
II.
带有羧基的聚合物，以胺中和成盐基
COOH + RNH2 COOH COOH -+ COO NH3R -+ COO NH3R -+ COO NH3R
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物理成膜
空气 混合溶液
化学成膜
溶剂蒸发
非交联
与氧气反应
与固化剂交联
成膜方式
气干型醇酸漆
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水性醇酸树脂
上海涂料有限公司上海新华树脂厂
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为什么要发展水性涂料？
国民环保意识的增强 限制VOC排放量的法律法规的制定 石油能源的紧张 向环保化和集约化方向发展
高固体含量涂料
水性涂料
粉末涂料
UV/EB固化涂料
可行性 环境的可接受性 成本
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水性聚合物乳液
水性醇酸树脂（乳液） 油/水乳液 亚稳转化态 水/油乳液 醇酸
相转变
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水性醇酸树脂（乳液）的干燥过程
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅰ：油/水乳液 Ⅱ：亚稳转化态 Ⅲ：水/油乳液 Ⅳ 百度文库醇酸
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催干剂的种类和用途
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催干剂（以钴为例）在自动氧化过程的作用
Co2+ + O2 RH + Co3+ e O2 H+ R +
1 1
Co3+ + O2
+ R + Co2+ + H
RH：非共轭的两个双键的亚油酸酯模型化合物 ROOH ：氢过氧化物
O2
HOO
O2 + RH
ROOH + R Co3+ + RO + OH
单位：％
2005年 15.0 10.5 34.5 16.5 17.5 6.5 100 2015年 7.0 8.5 39.5 17.5 20.0 7.5 100
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水性涂料与溶剂性涂料的对比
溶剂性涂料 单相体系
水性涂料 两相体系
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1 主催干剂：它们一般是含有多氧化价态的金属皂，能发生氧化还原 反应。工业上常用的这类催干剂有钴、锰、钒、铁和铈。 2 辅催干剂：金属皂，只存在单个价态，本身通常不起催干作用，但 它们和主催干剂配合使用具有催化作用。包括钙、钾、锂和锌。 3 偶联催干剂：如果在加速反应过程中的机理是基于金属与连结料中 羟基基团或羧基基团反应，这种催干剂称为偶联催干剂，如锆、铅 钡、铝、铋、鍶。
水性涂料与溶剂性涂料的对比
水性涂料的特点
无毒环保，施工安全
溶剂性涂料的特点
一般有毒，易燃 成膜致密 溶剂挥发快，干燥容 不需要助溶剂 好的防潮性能 对颜料润湿分散容易 对湿度的影响相对较小
没有闪点，不燃，没有爆炸的危险
水挥发慢，干燥困难 配制比较复杂 易引起基体腐蚀 对颜料润湿分散难 对湿度的影响很大
钛白粉 碳黑 中铬黄 华蓝 大红粉 酞菁蓝 乙二醇丁醚
氨水（25％）
30
14 0.2
0.7
5.3 1.4 3 6 1.8 16 5.5
6 1.8
6 1.8
6 1.8
6 1.8
6 1.8
6 1.8
421催干剂
BYK-190 BYK-333 RM-8W RM-2020 Foamex 810 去离子水 上海市涂料研究所
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水性醇酸树脂（乳液）的制备途径
1.使传统的醇酸树脂含过量的羧基，并用胺或氨将其中和成盐，得到 水稀释性的醇酸树脂； 2.制备自乳化的醇酸树脂，一种方法是制备具有核壳结构的丙烯酸改 性醇酸树脂，将疏水的醇酸树脂部分作为乳胶粒的核，亲水的丙烯酸共 聚物部分作为壳，疏水的核被包裹在亲水的壳中间；另一种方法是醇酸 树脂与具有反应活性的表面活性剂反应，使表面活性剂接枝到醇酸树脂 上面，使醇酸树脂在水中能够乳化，它克服因加入大量乳化剂而引起的 硬度和疏水性能的下降； 3.通过外加乳化剂的方式将溶剂型醇酸树脂转相乳化成醇酸树脂乳液 分散体。
水性醇酸铁红防锈底漆（耐盐雾168h）
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7% ZP-10 1.4% Alcophor 827
空白
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自干型水性醇酸装饰性面漆
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各色常温干燥水性醇酸面漆参考配方
原料
水性醇酸树脂 白色漆 40 黑色漆 40 3 中灰漆 40 实施例 蓝色漆 40 中绿漆 40 黄色漆 40 红色漆 40
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性能特点
1 具有良好的自干性和装饰性。 2 具有良好的耐盐水和耐盐雾性能。 3 具有良好的颜料润湿性和高度的剪切稳定性。 4 具有良好的附着力、柔韧性和较高的硬度。 5 具有良好的耐水性。
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配漆要点
1 加入催干剂可室温干燥或强制干燥。本所配套的水性 催干剂加入量为纯树脂含量的4.0%~6.0%。 2 配制清漆时，应首先将乳液的PH值调整到7~8(一般用 氨水、三乙胺或N，N-二甲基乙醇胺)，然后再加入水性催 干剂。树脂的粘度会随PH值的提高而增大，可适当加入去 离子水调整粘度。 3 可直接与颜填料一起研磨。但由于可使用的颜填料种 类繁多，酸碱性各不相同，使用时应进行混溶性的测试。 必要时，在加入颜填料前，需加入适量的氨水或三乙胺。 成漆的PH值应调整到7~8。 4 可加入甲醚化的氨基树脂烘烤固化，建议氨基树脂的 加入量为5:1~10:1(固体:固体)。
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R1
R2
R
R HO
水稀释性醇酸树脂的结构
COOH
COO- B+
COO B+
COO
B
亲水基团
B OOC
COO
B
B
OOC
B
= 胺
聚合物
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碱性化合物
阴离子稳定体系
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水性醇酸树脂（乳液）与其他 水性聚合物乳液成膜方式比较
上海市涂料研究所
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水性涂料的制法
1 水乳液型分散体的制法 I. 由单体乳液聚合制备 II. 后乳化分散的制法 III. 自乳化分散的制法 2 水稀释型分散体的制法 I. 带有氨基的聚合物，以羧酸中和成盐基
NH2 + RCOOH NH2 NH2 - + RCOO NH3 -+ RCOO NH3 -+ RCOO NH3
RO +R1H R +R (R1 )
ROH+R1 R-R(R1) R-O-R R-O-O-R
RO + R RO 上海市涂料研究所 + RO
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水性醇酸树脂技术参数
项目名称
外观 含油类型
STW 300
淡黄褐色透明粘稠液体 豆油脂肪酸
STW 301
黄褐色透明粘稠液体 亚油脂肪酸
含油量，%
不挥发份，% 酸值，mgKOH/g 比重（20℃），g/cm3 粘度（ 50% 乙二醇丁醚， T-4杯 ）， s 颜色（ 50% 乙二醇丁醚， 铁钴比色），号 PH值
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大约36
75.0±2.0 20～35 1.06 100～140 ≤11 3.0~5.0
大约36
75.0±2.0 20～35 1.06 100～140 ≤11 3.0~5.0
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配漆要点
5 成漆须在弱碱性条件下保存。PH值的调整可以使用 氨水、三乙胺或N，N-二甲基乙醇胺。树脂的粘度会随 PH值升高而增大。 6 产品的粘度主要取决于PH值，储存过程中可能由于 胺的挥发造成 PH 值降低，从而使粘度也随之下降。可 通过补加少量氨水，使粘度恢复到初始状态。 7 该树脂可用去离子水稀释，自来水经试验后也可以 使用。能与醇醚类溶剂混溶。 8 施工和配漆设备可以用水、碱性洗涤剂或丙酮清洗。
对面漆无不良影响
无沉降 ≤50 ≤80 ≤2 ≤24
耐冲击性， cm
附着力，级（划圈法） 柔韧性，mm 铅笔硬度
≥50
≤1 1 ≥B
VOC含量，扣除水（g/L）
耐盐水，96 h 耐盐雾，96 h 上海市涂料研究所
≤303
表面无起泡、生锈及脱落现象 表面无起泡、生锈及脱落现象
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全球涂料产品结构和技术进展趋势
涂料品种 低固含量（传统）溶剂型涂料 高固含量溶剂型涂料 水性涂料 活性体系涂料 粉末涂料 辐射固化涂料 总 计 1995年 39.5 12.5 22.5 14.0 8 3.5 100 2000年 30.5 12.0 26.0 15.0 12.0 4.5 100
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自干型水性醇酸防锈底漆
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水性醇酸铁红防锈底漆参考配方
原料名称 第一步 砂磨色浆 水性醇酸STW-301 (75%) 氨水(25％) 去离子水 乙二醇丁醚 滑石粉CMS-555 沉淀硫酸钡 磷酸锌ZP-10 防锈助剂Alcophor 827 氧化铁红 水性催干剂Octa-Soligen 421 Aqua 消泡剂Foamex 810 第二步 混合 水性醇酸STW-301 (75%) 乙二醇丁醚 氨水(25％) 消泡剂Foamex 810 去离子水 流平剂BYK-333 流平剂RM-2020 增稠剂RM-8W 防结皮剂Anti Skin 0445 防闪锈剂 瑞宝-60 搅拌下慢慢加入第一步色浆 配方用量(g) 61 3 115 9 19 38.5 37 8.5 33.5 4.5 1 供应商