涂料用油改性醇酸树脂生产工艺和设备

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1、涂料用油改性醇酸树脂生产工艺与设备摘要：本文查阅多种文献，对醇酸树脂的合成原料、类别、合成工艺做了介绍。特别对油改性醇酸树脂的生产原料、反应原理、工艺流程、以及工艺设备做了重点叙述。以及对醇酸树脂的作为涂料、以及醇酸树脂的改性做了大致的简介。关键词：醇酸树脂；涂料；清漆；丙烯酸；改性；树脂；树脂生产设备；一前言1.1涂料简介涂料有着几千年的历史，它是一种多功能材料，涂覆在物件表面起到保护、装饰、标志及赋予特殊功能等作用[1]。从涂料的历史来看，早在四千多年前，我国就使用桐油和生漆等天然物质为原料来制作涂料产品，早期的

2、涂料产品品种单一，应用范围有一定的局限性，随着工业的发展，人类开始依据自身需要，使用各种化学合成品来制作涂料，涂料产品发生了巨大变化，不仅类别多样，而且功能各异，涂料得到了广泛的应用和发展。目前，涂料产品已经应用在生产生活的各个方面，涉及汽车防腐、电气绝缘、家庭装修、军事科技等多个行业和领域，涂料的研究开发越来越受到重视，可以说涂料已经和国民经济的发展，国家科技的强盛，人民生活水平的提高有着密切的联系，涂料工业的水平甚至已经成为衡量一个国家现代化的标志之一。13早期的涂料主要以天然物质为原料，通过相对简单的工艺制备出

3、油漆，而现代涂料原料复杂，主要由成膜物、颜料和溶剂三个组分组成，并根据实际需要添加少量的助剂，如催干剂、消泡剂、流平剂、抗沉降剂、缓蚀剂等。涂料中成膜物分无机类和有机类，无机类成膜物使用较少，常用的有硅酸盐，有机类成膜物使用非常广泛，多是一些低分子聚合物，如干性油、大漆、合成聚合物等，这些聚合物都具备一个特征：成膜前是低分子聚合物，成膜后则通过一定的化学反应形成聚合物膜，聚合物分子链由线型转变为体型。有些涂料也可以热塑性聚合物为成膜物，溶剂挥发即可成膜，聚合物未发生化学变化，如氯化橡胶漆。成膜物是涂料的最重要成分，它

4、的性质直接决定涂料的作用。涂料中颜料也可分无机颜料和有机颜料，颜料主要起到遮盖和增色的作用。由于颜料价格通常比树脂低，某些颜料能作为填料降低产物成本，除此之外，颜料还具备降低涂膜内应力，改善涂膜流平性等特殊功能。涂料中溶剂主要是一些低沸点有机液体，但近年发展起来的水性涂料可使用水作为溶剂，传统的涂料还是使用既能溶解成膜物又易挥发的有机液体作为涂料的溶剂。这类有机溶剂溶解力、挥发性强，有助于改善成膜物在被涂覆物件上流平性，赋予涂料良好的涂装性能。涂料中的挥发性有机物(VOC)通常为甲苯、二甲苯等有害致癌物质，若直接排入

5、大气中，会对人体和其它生物产生巨大危害，对环境产生污染。如何降低涂料中VOC或不使用有机溶剂已成为今后涂料工业的一个重要研究方向，开发环保的水性涂料已成为新的发展趋势[2]。涂料按成膜物种类可分为天然树脂漆、醇酸树脂漆、氨基树脂漆、丙烯酸树脂漆、环氧树脂漆、聚氨酯、元素有机漆和橡胶漆等，其中醇酸树脂是发展最早、产量最大的合成树脂漆，在涂料市场占有率曾高达90％[3-6]，据统计，1997年全国涂料总产量为135×104t，其中醇酸树脂约占52.9％，居合成树脂之首[7]。醇酸树脂自开发以来，在涂料工业中一直占有重要的

6、地位，因其原料来源丰富、产品品种多、方便化学改性，目前仍是一种重要的涂料用树脂[8-10]。1.2醇酸树脂涂料醇酸树脂由多元醇、多元酸、植物油或不饱和脂肪酸缩聚而成的一种改性聚酯[11]，它原料易得,不完全依赖石油产品，工艺简单，其中多元醇常用甘油、三羟甲基丙烷、新戊二醇和季戊四醇,多元酸常用邻苯二甲酸酐，其次是间苯二甲酸酐和顺丁烯二酸酐。醇酸树脂配方变化性强，可通过多种途径改性使其具备特殊性质。醇酸树脂的制备方法主要有两种:（1）脂肪酸法；（2）醇解法，实际工艺中又可分溶剂法和熔融法[12]13。脂肪酸法：将多元醇

7、、多元酸和脂肪酸一起投入，在较高温度下快速反应，过程中通氮气保护，反应终点用粘度和酸值来控制，反应物料损失较大。醇解法：为解决植物油与多元酸或酸酐不相溶，首先用碱性催化剂引发醇解反应，使植物油首先与多元醇如甘油反应，生成单甘油酯，增加油与多元醇的相溶性，形成一个均相体系。醇解反应的结果是油与甘油生成单甘油酯，油分子结合到多元酸、多元醇缩聚分子链上。溶剂法和熔融法：不论采用脂肪酸法还是醇解法合成醇酸树脂，其合成工艺都可分为溶剂法和熔融法。溶剂法：在反应初期向反应容器内加入少量（5～10％）的惰性溶剂（主要是芳香烃类溶剂

8、如二甲苯），作为共沸溶剂，在一定温度下和酯化反应生成的水共同蒸发，并在冷凝器中冷凝回流，水冷凝回流入油水分离器，共沸溶剂回流入反应容器，如此不断循环，逐渐将酯化反应生成的水分离出来。计量出水量可判断酯化反应的进行程度，反应结束后树脂中的共沸溶剂可真空脱除。熔融法：将多元醇、多元酸和脂肪酸一起投入反应容器中，升至一定温度共同反应，反应过程中通入氮