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1、中国涂料在线http://www.coatingol.com醇酸树脂配方设计与合成工艺的探讨方旭升张彩珍(北方涂料工业研究设计院厦门公司,361004)摘要:从新的角度对醇酸树脂的配方设计、计算及其工艺提出了看法。对醇酸树脂油度概念的扩展、醇酸树脂常数K的实际值的确定、醇解工艺的原理与改进、蓖麻油醇酸树脂的配方计算特点与半酯化法合成蓖麻油树脂的工艺等进行了探讨。关键词:醇酸树脂;配方设计;制造工艺1引言醇酸树脂是最先应用于涂料工业的合成树脂之一,也是至今乃广为应用的漆用树脂。其原料来源广泛,配方灵活,善于通过种种改性而赋于各种性能特
2、色,因此可以应用于几乎所有类型涂料之中。几十年来,人们对醇酸树脂工艺学进行了大量的深入的研究,有关专著、论文与研究报告比比皆是,尤以T.C.Patton之《醇酸树脂工艺学——配方技术及有关计算》[1]及陈士杰之《涂料工艺》中的醇酸树脂漆”篇[2]为其基本著作与集大成者。但是,随着近10年来涂料工业的迅速发展,醇酸树脂采用的原料、应用的领域在不断扩大,工艺、设备在不断更新,产品品质在不断提高,实践的发展促进了观念的更新,人们开始从一些新的角度来观察醇酸树脂,提出了一些新的问题,在这里,我们就醇酸树脂的配方设计、计算与合成工艺中的一些问
3、题进行探讨。2醇酸树脂油度含义的扩展2.1油度与脂肪酸含量的含义油度(OL)的含义是醇酸树脂配方中油脂的用量Wo与树脂理论产量Wr之比,以%表示:OL=Wo/Wr%以脂肪酸直接合成醇酸树脂时,相应的有脂肪酸含量”OLf,为配方中脂肪酸用量Wf与树脂理论产量之比,亦以%表示:OLf=WF/Wr%为便于配方的解析比较,可以把OLf换算为OL,油脂中,脂肪酸基含量为96%,所以:OLf=OL×96%但是,这只是一种折合对比,并非脂肪酸法中加入的脂肪酸与甘油反应生成了油脂,甚至,在脂肪酸法醇酸树脂里,多元醇一点都不用甘油也是可能中国涂料在线
4、http://www.coatingol.com的。那么,OL或OLf对醇酸树脂配方的表征意义是什么呢?众所周知,在醇酸树脂问世后的很长时间里,醇酸树脂一般均由油脂与多元醇以及PA这样的多元酸合成,其结构由聚酯主链与脂肪酸侧链两种单元组成,因此,OL对醇酸树脂配方有如下的表征意义:(1)表示醇酸树脂中弱极性结构的含量,因为长链脂肪酸相对于聚酯极性弱得多,弱极性结构的含量,直接影响了醇酸树脂的可溶性,如长油醇酸溶于溶剂汽油,中油度醇酸溶于二甲苯,短油醇酸溶于二甲苯或二甲苯/酯类混合溶剂,对刷涂性、流平性亦有影响,弱极性结构含量高,刷涂
5、性、流平性好;(2)表示醇酸树脂中柔性成分的含量,因为长链脂肪酸是柔性结构,而苯酐聚酯是刚性结构,所以,OL也就反映了树脂的Tg,或常说的“软硬程度”。2.2油度含义的扩展随着醇酸树脂的用途不断扩展与原料、规格、品种的日益多样化,对OL的表征意义提出了一些问题,以下是A、B两个醇酸树脂配方:配方中原料的简写与规格:DEG(一缩二乙二醇)、GL(甘油)100%、BA(苯甲酸)100%、R(松香)、AV168.3、PA(苯酐)100%、豆油脂肪酸,平均分子量273.4。这里特别说明的是季戊四醇(PE),工业品的季戊四醇有多种规格,涂料用
6、的季戊四醇并非纯品,它是由单季戊四醇(MPE)与二季戊四醇(DPE)及少量杂质成分构成的。MPE为四元醇,羟基当量34.0、DPE为六元醇,羟基当量为42.33。一般涂料工业用季戊四醇,MPE为86%(质量%)、DPE为12%左右,羟基当量在35.5%左右,可以计算出其平均羟基官能度f为4.15左右。所以,以往在醇酸树脂配方计算中把工业季戊四醇的官能度一律视为4.0是不对的,一般可定为4.15,这并非很精确,但比取4.0更符合实际。还应说明的是,过去在醇酸树脂的配方计算与配方解析时,常列出“油中的甘油”一项,本文把油脂的mo、ea、
7、eb列为两项,G项表示甘油、F项表示脂肪酸,应该比较简单明了。见表1、表2醇酸树脂配方。表1A614#短油度豆油醇酸树脂中国涂料在线http://www.coatingol.com表2BFA142#豆油脂肪酸短油醇酸树脂如果以原来的OL概念来解析这两个配方,就会给我们造成困惑,如DEG是聚酯的构成部分,极性的,但它又是软组分;R是弱极性的,这与豆油脂肪酸相似,但它却是刚性而不是柔性的;BA的情况与R相近。这么一来,OL或OLf就再不能同步表征树脂的弱极性与柔性成分的比例了。因此,为了更贴切表征各该配方所代表的树脂的特性,有必要扩展O
8、L(OLf)的含义,提出表征刚柔性与极性的新“油度”:“柔性组分含量”OLr与中国涂料在线http://www.coatingol.com弱极性组分含量OLj。这样,上述A、B两个树脂的有关参数如表3所示。表3A、B树脂有关参数这样,
