溶剂型丙烯酸树脂概论

溶劑型丙烯酸樹脂概論(

丙烯酸樹脂定義爲由丙烯酸衍生物聚合得到的一類樹脂。早在1850年就已有文獻對丙烯酸作了描述，1901年，Otto Rohm在他的博士論文中描述了在醇鈉存在下由丙烯酸甲酯及乙酯得到的液態聚合物産品，他還合成了固態丙烯酸聚合物。1927年Dr.Rohm完成了丙烯酸酯的工業化合成。

1931年美國開始有丙烯酸聚合物出售。1936年丙烯酸和甲基丙烯酸樹脂溶液首次在塗料中應用。

丙烯酸聚合物的一些常用單體如下：丙烯酸（AA）、丙烯酸甲酯（MA）、丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸乙酯（EA）、丙烯酸-2-乙基己酯（2-EHA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸丁酯（BMA）、甲基丙烯酸異丁酯（I-BMA）。

然而，根據它們分別賦予最終産品的性能可能更容易理解這些單體。這些最終産品我們都很熟悉。在二次大戰中耐久的Plexiglas?丙烯酸板材（聚甲基丙烯酸甲酯）被用於製造B-26轟炸機機頭。在飛機表層裝飾中的這一突破性變革使美國飛機具有了其他國家所沒有的進攻和防守能力。

在和平時期，丙烯酸板材繼續不斷成功應用。從事建築及設計行業者利用其獨特的光學性能、重量輕、耐候性及獨有的特殊的耐破碎性能而用於建築物中的天窗及遮陽板及汽車尾燈。

丙烯酸溶液應用於塗料工業始於20世紀30年代初，當時科學家利用已開發的技術生産出硬的Plexiglas?丙烯酸板材及成型粉末並將其改性以進一步設計基料用於塗料工業。除了其極好的耐久性，丙烯酸共聚物對各種底材也有很好的附著力。它們可以耐汙物吸附、耐鹼蝕、耐污染、耐腐蝕、耐木紋開裂及片狀脫落。最重要的是在陽光及潮氣條件下具有極好的耐降解性。

溶劑型丙烯酸聚合物有著廣泛的應用，包括：磚石建築密封劑，塑膠、木材、金屬、書畫刻印藝術用塗料，船舶、集裝箱用塗料，纖維、混凝土屋頂磚瓦、陰極射線管、真空鍍膜、熱壓花薄膜、乙烯類及皮革用塗料，膠粘劑、汽車面漆（包括OEM及修補漆）、家電塗料、罐頭塗料、卷鋼塗料、航空塗料、家具漆及很多其他用途。通常，對於某一具體的用途聚合物都要經特殊設計，從很硬的聚合物如丙烯酸板材到很軟的聚合物如膠粘劑。這樣，合適的丙烯酸聚合物必須用於合適的用途。

丙烯酸家族中的不同的單體爲聚合物提供了完全不同的機械性能。通過混合不同的單體可以得到任一抗張及延伸性能的組合，從非常剛硬的用於丙烯酸板材的聚甲基丙烯酸甲酯到非常軟的用於膠粘劑的粘的聚丙烯酸丁酯。單體的選擇也可以決定耐各種化學和溶劑性能。例如，長鏈醇酯如甲基丙烯酸異丁酯可溶非極性的溶劑如脂肪烴（松香水）。如果你需要耐汽油性當然就不能使用這些單體。這些單體的耐增塑劑遷移性也很差（通常增塑劑爲苯二甲酸酯類）。非極性單體通常提供好的耐水及耐醇性。

極性更大的丙烯酸單體如甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸乙酯的耐汽油性好同時耐增塑劑遷移。這些都是由於溶解力不同而引起的現象。

太陽光是從紅外到紫外的不同波長的混合物，太陽光的能量分佈表明在紫外區域具有一能量峰。正是這一能量破壞了分子中的化學鍵。紫外光線使分子振動並使化學鍵斷裂從而使保護塗層降解。典型的塗料中含有基料（聚合物）和填料（顔料），當曝露于紫外光下時，光線可以破壞某些基料，放出填料從而産生粉化現象。

丙烯酸相對於其他基料的優點在於其耐久性。聚合物中甲基丙烯酸甲酯（MMA）越多，其室外耐久性越好。Plexiglas丙烯酸板材是純聚甲基丙烯酸甲酯，它具有極好的耐久性。

2 爲什麽要使用丙烯酸樹脂

丙烯酸樹脂具有：

· 耐紫外光

· 耐鹼性

· 不會氧化或脆化

苯乙烯--會吸收紫外光從而導致聚合物降解--黃變、失光、粉化。

氯化乙烯--曝露於紫外光時會降解。

醇酸--氧化後會發脆並黃變；在高pH時會皂化。

我們可以把丙烯酸樹脂分成：(a)熱塑型（TP）--即通過溶劑揮發而提高其性能。它們不存在"固化"時間，僅需室溫乾燥或低溫加熱強制乾燥除去溶劑介質。(b)熱固型(TS)--即含有官能團如羥基或羧基的丙烯酸樹脂，通過與其他樹脂如三聚氰胺、脲醛或環氧並在加熱（125～175℃）條件下發生化學反應，通過形成交聯網路結構而使分子量提高。(c)室溫固化型(AC)--即在聚合物中引入與熱固型樹脂類似的官能團如羥基，與異氰酸酯樹脂混合得到雙組分室溫固化型聚氨酯體系，通常可以表示爲多元醇/異氰酸酯塗料。

對熱塑型丙烯酸類，單體組成物和分子量可以正確地顯示出施工後的性能。分子量範圍通常在50000～250000。它們可以是均聚物（一種單體）或二種或更多種單體的共聚物。

單體可以決定溶解性、耐介質性、硬度、柔性。例如：低鏈醇酯如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯提供了很好的耐汽油、耐油性及耐增塑劑遷移性。含有這類單體的聚合物可以溶解於芳烴、酯類、酮類及可氯代溶劑。這些聚合物對汽車修補漆、路標漆、PVC隔離塗料、乙烯塑溶膠及乙烯有機溶膠用底漆而言是非常理想的。Paraloid A-21、

A-11、B-44及B-64可以適合上述用途，因爲它們是基於MMA或MMA/EA 的聚合物。回顧前面的描述可以發現聚合物中有越多的MMA就有越好的室外耐候性，因此這是在汽車及路標漆中使用這些聚合物的另一原因。

含有長鏈醇酯的聚合物如甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸2-乙基己酯可以溶於弱的脂肪烴溶劑如松香水中。這些聚合物憎水性更強因而提供了良好的耐水性及耐醇性，但很明顯它們的耐汽油性、耐油性及耐增塑劑遷移性差。Paraloid B67、F-10及NAD-10就是這樣的基於iBMA或BMA的聚合物。

分子量決定了彈性、耐久性及施工固體分。分子量越高，彈性及耐久性越好但施工固體分降低。

引入其他的特殊單體可以提供對各種底材的附著力、與醇酸樹脂的混容性及幫助顔料分散。例如Paraloid DM-55及B-99是含有特殊的可以幫助分散有機或無機顔料的單體的低分子量聚合物，因而這些聚合物可以用作分散樹脂而不能用作單一的基料。Paraloid A-21及B-44中含有附著力促進劑可以提高對油性樹脂材料如醇酸的附著力。Paraloid B-48N含有兩種附著力促進單體從而可以附著於所有類型的表面--金屬和非金屬。Paraloid B-99及Paraloid B-67含有可以促進與醇酸樹脂的混容單體。

在很多情況下，熱塑性丙烯酸樹脂使用時常與其他樹脂如乙烯類溶液、CAB、氯化橡膠、醇酸及氟碳樹脂混合拼用。在保證聚合物的相容性及溶劑平衡的同時必須得到最佳的性能和施工性。通常在原材料中加入丙烯酸樹脂以降低黃變、提高室外耐候性、降低乾燥時間、在用於氟碳漆中時在保證長期的耐久性的同時降低成本。

醇酸樹脂是多元酸、多元醇及單脂肪酸或油的反應産物。早期的醇酸樹脂基於苯酐（二元酸）、甘油（多元醇）及亞麻油或豆油（乾性油脂肪酸）。以後可以使用的油類越來越多包括各種類型的幹性及不乾性油如桐油、蓖麻油、葵花子油、妥爾油、巴西果油（乾性油）及棉籽油或椰子油（不乾性油）。（幹性或不幹性是指可以氧化或不能氧化）。後來又出現了其他的可以取代甘油的多元醇。以後又出現許多其他的二元酸以供使用。醇酸樹脂根據油的品種及油的用量可以進一步分類。短油醇酸通常含有33%～43%的油，中油醇酸約含48%～53%的油，長油醇酸油度大於59%。油越多，價格越低，乾燥時間越長，越易黃變。丙烯酸樹脂通常用於改性醇酸以降低乾燥時間、減少黃變並提高耐紫外光性。由於價格限制，通常使用25%的丙烯酸或更少。然而，丙烯酸必須與具體