醇酸树脂分子模型建立与配方设计研究

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1、醇酸树唐分子模型t立与配方设计研究醇酸树脂分子模型建立与配方设计研究作者：贾旭峰(中国石油天然气集团有限公司辽河油田分公司)摘要：从分子结构角度出发．分析研究了醇酸树脂的分子结构、生成醇酸树脂的原材料反应官能度配比以及官能团屏蔽等内容，进一步探讨了醇酸树脂的配方设计和影响醇酸树脂性能的因素。关键词：醇酸树脂：官能度：分子模型：配方设计：工作常数O引言醇酸树脂是合成树脂的一类，也称油改性聚酯树脂，它是由多元醇、多元酸、脂肪酸或油经过一定的化学加工工艺而合成的树脂状产物。醇酸树脂按其油脂用量的不同，一般可以分为长油、中油、短油三大类。长油为含油

2、量58％以上，中油为含油量46—58％，短油为含油量46％以下。按其性质可分为干性油醇酸树脂和不干性油醇酸树脂；干性油醇酸树脂是利用不饱和脂肪酸或油制造的，涂层可以在室温下氧化成堍不干性醇酸树脂是利用饱和脂肪酸或合成脂肪酸制造的，一般不直接用作漆料，而是同其他类型合成树脂混合使用，以达到改性的目的。醇酸树脂是多种树脂的改性剂，可以对酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、硝基纤维、过氯乙烯、氯化橡胶、多异氰酸酯、有机硅树脂等进行改性，改性后的各种树脂其某些性能将得到明显的改善。醇酸树脂的制造工艺一般有两种：一是熔融法；二是溶剂法。熔融法设备造价低、升

3、温速度快，苯酐损失量很大，要求配方羟基过量高，生产的树脂粘度偏大，收率偏低。溶剂法是用有机溶剂(二甲苯)作共沸液体，帮助酯化脱水，酯化温度偏低，酯化周期短，苯酐几乎没有什么损失，树脂的颜色浅，分子结构均匀，反应釜不易结垢。醇酸树脂在涂料组成中占优势地位，目前大约50％左右的涂料使用的是醇酸树脂，其原因主要有三个方面：一是醇酸树脂打破了用油与天然树脂熬制的传统加工方法，人们能够按照特定的化学过程进行反应，并把植物油真正变成树脂。二是原料来源广泛方便，如原材料苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、偏苯三酸、苯甲酸(安息香酸)、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四酵、

4、亚麻油、大麻油等。生产工艺简单，在涂层的附着力、光泽、硬度、保光性、耐候性等性能方面优于传统方法制漆涂层的性能。三是醇酸树脂不仅可以改性多种树脂，而且扩大了原料的使用范围，降低了植物油的用量，使涂料工业真正转向以石油化工为基础的轨道上来。醇酸树脂用途广泛，配套性良好，可以制造f蔑漆、无光漆、半光漆和有光漆，可以在住宅、机床，汽车、轮船、坦克、飞机等民用、工业、国防等领域使用。醇酸树脂是涂料的主要成分，据报道，美国60年代涂料中树脂使用量分配情况大致为：醇酸树脂占51％，苯乙烯占12．5％，松香甘油树脂占7％，酚醛树脂占6％，纤维素占6．3％

5、，氨基树脂占4％，乙烯类树脂占3％，环氧树脂占3％，丙烯酸树脂占2％，聚醋酸乙烯酯占1．8％，其他占3．4％。经过近40多年的变化，涂料用树脂种类增加了许多，树脂用量比例发生了很大的变化，但是美国醇酸树脂用量仍居首位，大约67％左右的醇酸树脂被广泛应用到各个领域。1醇酸树脂分子模型的建立醇酸树脂本质是以酯键(一CO—o—R)相连接的高分子化合物。1921年英国花布印染公司曾对聚对苯二甲酸二乙二醇酯树脂进行了研究，研究结果表明，该种树脂采用二元醇(乙二醇)、二元酸(对苯二甲酸)为原料，反应按克分子比1：1，其反应的官能度也是1：1。该种树脂在

6、生产中发现无论以何种强迫手段都不能使其胶化，也就是说没有胶化点，只能是分子的增大。它的熔点大约是264℃，可以抽丝织布，被称为线型涤纶树脂，俗称的确良。经研究知道，该种树脂的分子上面仅有两个官能基，因此树脂的官能度为2。主链上没有支链，因此树脂的支化度为零。比如聚癸二酸乙二醇酯树脂、聚己二酸乙二醇酯树脂、聚丁二酸丙二醇酯树脂等都属于这一类树脂，第2届涂料用树脂研讨会暨第6届国际彩板及涂料涂装技术研讨会这类树脂的分子在反应中只能二维伸展，不能三维伸展。但是实际的油改性醇酸树脂与上述树脂不同，由于原料来源复杂，不仅有二元酸(苯酐)，还有三元酸(

7、偏苯三酸)等；不仅有二元醇(乙二醇)，而且还有三元醇(甘油)、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、四元醇(季戊四醇)等。由于以上树脂的官能度不都是2，有的超过了2，给醇酸树脂的制造带来了困难，使反应生成的分子不仅二维伸展，还可以三维伸展，不仅可以迅速增大生成物树脂的分子量，而且有胶化的危险。比如，用苯酐按3克分子，甘油按2克分子，反应的官能度比为2：3，实验证明它们的一级反应产物的官能度为4，继续往下反应即二级反应的官能度比为4．4，二级反应产物的官能度为12，继续往下反应，分子量增大速度很快，就要发生胶化现象。为了达到制造油改性醇酸树脂的目的，必

8、须设想所有的原料都是二元化合物，只有这样才能化简配方设计，设计出科学合理的加工工艺，上述理论给我们提供了研究依据，如果我们将三元醇(甘油，三羟甲基丙烷之类的多元醇)用一元不饱和脂