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1、第22卷第1期林产化学与工业Vol.22No.12002年3月ChemistryandIndustryofForestProductsMar.2002马来海松酸快干醇酸树脂涂料的研制瞿金清,涂伟萍,陈焕钦(华南理工大学化工所,广东广州510640)QUJQ摘要:采用松香和顺酐反应合成的马来海松酸(MPA)代替苯酐制备醇酸树脂涂料。讨论了合成工艺对涂膜性能的影响,发现采用非醇解工艺可以缩短合成改性醇酸树脂的反应时间。应用GPC和FTIR分析了MPA醇酸树脂的结构及分子质量,表明MPA醇酸树脂的分子质量比苯酐醇酸树脂的大;比
2、较了MPA醇酸树脂和苯酐醇酸树脂的涂膜性能,发现MPA醇酸树脂涂膜干燥速度快、硬度高和耐水性好。关键词:松香;马来海松酸;醇酸树脂;涂料中图分类号:TQ633文献标识码:A文章编号:0253-2417(2002)01-0059-04自20世纪70年代世界能源危机以来,可再生资源的利用一直倍受重视。植物油及其脂肪酸是较重要的再生资源之一,它们被广泛应用于制备醇酸树脂涂料,然而这类涂料存在一些缺陷:涂膜干燥缓[1~3]慢、硬度低、耐水性差等,而且必须使用大量的石油化工产品邻苯二甲酸酐(苯酐)。采用松香对醇酸树脂进行改性,
3、不仅使醇酸树脂易溶于脂肪烃类溶剂,提高涂膜的耐水性、耐碱性和光泽,降低涂料的[4]粘度,提高醇酸树脂涂料的干燥速度,而且可充分利用可再生资源松香。松香的主要成分为枞酸,可作为一元酸参与反应,不能完全代替苯酐,必须与苯酐等多元酸复配使用。而且松香本身含有共轭双键,使用过多会引起醇酸树脂涂膜易变色和发脆,降低涂膜的耐候性。因此,有必要对松香进行改性,用改性的松香制备性能优异的醇酸树脂涂料,为松香这一天然可再生资源探索出更有前景的用途。本研究采用顺酐与松香反应合成的马来海松酸(酐)(MPA)代替苯酐合成醇酸树脂,不仅在醇酸树脂分子上引入了松香的
4、刚性环状结构,提高涂膜的干燥速度和硬度,而且消除了松香的共轭双键带来的不良影响,充分利用了可再生资源,降低了醇酸树脂的成本,具有较大的应用前景。1试验部分1.1试验原材料松香、双漂亚麻油、季戊四醇、苯酐、顺酐和二甲苯为国产工业品。1.2MPA的合成在装有搅拌器、温度计和分水器的四口烧瓶中按比例加入松香和顺酐,封闭加料口,在氮气保护下加热升温至180~200,保温反应3~4h,用红外分析检测顺酐双键的特征峰不再变化为止,降温出料。1.3改性醇酸树脂的合成醇解法:在装有搅拌器、温度计和分水器的四口烧瓶中将双漂亚麻油、季戊四醇和醇解催
5、化剂加入到反应器中,封闭加料口,在氮气保护下升温至2455,保温醇解,当醇解至反应物1份溶解在10份的87%(体积比)的乙醇中保持透明时,降温至180加入MPA和适量二甲苯,在2205收稿日期:2001-07-09作者简介:瞿金清(1970-),男,湖北洪湖人,博士,讲师,主要从事精细化学品的研究。60林产化学与工业第22卷保温酯化至酸值和粘度合格,降温、加入二甲苯稀释、过滤、出料备用。按此法分别制备油度为60%的苯酐醇酸树脂和MPA醇酸树脂,检测树脂的性能。非醇解法工艺:将亚麻油、季戊四醇、MPA和二甲苯
6、一次加入反应器中,在2205保温酯化至酸值和粘度合格,降温、稀释、过滤和出料备用。1.4分析与测试1.4.1树脂结构分析应用傅立叶红外光谱仪(Perkin-Elmerspectrum-2000,KBr压片)分析测定-1MPA的结构和合成的反应终点,测定范围400~4000cm。1.4.2改性树脂分子质量测定应用凝胶渗透色谱仪(HewlettPackard1100),分离柱PLGEL10*MIXEDB3高交联球形聚苯乙烯-二乙烯苯的聚合物柱;流动相:四氢呋喃(THF),流速为1.000mL/min;标准物:单分散聚苯乙烯
7、;检测器:HP1047A示差折光仪。1.4.3涂膜的制备见文献[6]。涂膜性能测试按国家涂料标准进行:粘度,GB1723-93;固体含量,GB1725-93;酸值,GB1537-93,干燥时间,GB1728-93;附着力,GB1720-93;耐冲击性,GB1732-93;光泽,GB1743-93;硬度,GB1730-93;耐水性,GB1733-93。2结果与讨论2.1MPA的合成松香树脂酸有枞酸、新枞酸、左旋海松酸、右旋海松酸和左旋异海松酸等5种异构体,含共轭双键结构的左旋海松酸含量并不高,但在较高温度下其它异构体的酸类易发生异构
8、化反应,转化为左旋海松[4]酸,如反应式(1)所示。左旋海松酸易于与顺酐发生Diels-Alder反应,生成具有三官能度羧酸结构的MPA,如反应(2)所示。MPA的合成质量对改性醇酸树脂及
