试析水性油墨用苯乙烯—丙烯酸树脂的合成及应用

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1、浙江大学硕士学位论文⑧水性油墨用苯乙烯一丙烯酸树脂的合成及应用阮丹柯指导老师：范宏副教授聚合反应工程国家重点实验室浙江大学高分子科学与工程研究室二零零五年六月浙江人学硕士学位论义摘要近年米，随着环保要求的提高，环保型水性油墨发展迅速，迫切要求开发水性体系用的水溶性分散剂。低分子量窄分布的苯丙树胆由于其结构上具有塞水塞油的特性，可以作为水性油墨的垃数刹篮日：具有高光快干的特性。该类树脂典型的特点是：分子量Mn在3000～6000，分子量分布<2，高酸值(>200)，高玻璃化温度>100℃。本论文选用了苯乙烯(s

2、t)／a一甲基苯乙烯(AMS)／丙烯酸(AA)／甲基丙烯酸甲酯(MMA)作为共聚单体，采用常压半连续聚合的方式，合成了低分子量窄分布、高酸值的苯丙树脂。探讨了配方中AMS和丙烯酸酯加入量的影响。研究表明，AMS的加入能有效降低苯丙树脂分子量，改善树脂结构；MMA的加入能增加耐水性。实验确定了苯丙树脂较佳的合成配方。探讨了半连续聚合过程中，各因素对苯丙树脂分子量及其分布的影响。发现温度升高，分子量降低显著，但分子量分布却变化不大；选择了半衰期适中的过氧化异辛酸叔丁酯(TBPO)作为引发剂，增大引发剂用量使苯丙树

3、脂分子量降低分布变窄；进一步研究了溶剂用量对树脂分子量的影响，溶剂用量增加使分子量降低分布变窄。在聚合中采用了新型的分子量调节剂D，研究发现能较好的控制聚合物的分子量分布。研究确定了最佳的树脂合成工艺条件。论文进一步对合成苯丙树脂的半连续共聚动力学进行了初步研究，考察了聚合过程中引发剂、单体的浓度变化、预投量、滴加时间和溶剂用量等因素的影响。采用Q—e规则对四元共聚的竞聚率进行了估算，发现AMS与AA的交替聚合倾向明显大于St与AA的交替倾向，从珲论上验证了AMS的加入能够调整树脂的结构。对聚合体系中引发剂的

4、浓度进行了计算，结果表明预投部分引发剂可以使体系在前期获得一个合适的浓度。滴加时间越短，引发剂浓度变化越快，单体的转化率也越低，造成体系内单体的累积。研究发现预投部分单体，可使体系单体浓度变化幅度减小，同时也使聚合过程中酸值的变化幅度变小。溶剂对单体浓度的影响主要集中在聚合初期，增加溶剂用量能有效降低树脂分子量和分子量分布。论文对聚合过程中树脂的动力学链长进行了估算，发现与实测分予量变化趋浙江大学硕上学位论文势一敏。将不同配方和不同工艺制备的苯丙树脂进行胺化，考察胺化液的涂膜性能。发现随着苯乙烯含量的增加，树

5、脂液粘度增加，所得到的膜缩孔程度减弱。采用不同类型的丙烯酸酯，比较粘度发现BA>MA>MMA，这与树脂的软硬程度一致。考察丙烯酸酯类型对凡立水的流动性影响，发现单体越柔粘度越大，表明柔性树脂的流动性不如硬性树脂。将树脂应用于水性油墨，研究了水性油墨的一次、二次性能。发现AMS含量过高的树脂对颜料的润湿不够，容易引起墨膜缩孔等问题；丙烯酸酯的硬度越高，得到的油墨初干性也越好，说明硬质树脂的干燥性能要优于柔性树脂；高压得到的树脂，分子量过低，在分散过程中不能达到合适的细度。研究表明苯丙树脂在水墨中的应用性能与树脂

6、分子量和结构有一定的关联。对比了国外样品在水性油墨中的应用性能，发现所合成的苯丙树脂可作为分散剂应用于水性油墨中，其细度要优于国外样品，油墨光泽相当，粘度略高于国外样品。关键词：苯乙烯；o一甲基苯乙烯；丙烯酸树脂；半连续溶液聚合；水性油墨浙江大学硕上学位论义AbstractWater-basedinkhasbeendevelopedquicklyinrecentyearsasitmeetstherequirementsofnoVOCswiththehelpofwater-solubledispersant．W

7、ater-solubleacrylic—styreneresinisjustthekindofresin，whichhashydrophilicandhydrophobicfunctions，withhighacidvalue，averagemolecularweightMnbetween3，000to6，000andnarrowmolecularweightdistribution．Intheresearchacrylic—styreneresinwassynthesizedthroughsemi-batc

8、hsolutionpolymerizationprocess，adopting旺一methylstyrene(AMS)asoneofthecomonomers．ItwasfoundthattheadditionofAMSdecreasedthemolecularweightofresin，whichalsoimprovedthestructureoftheresin．Theamountofaddit