苯乙烯化學(xué)改性醇酸樹(shù)脂的機(jī)理及工藝優(yōu)化

醇酸樹(shù)脂是由多元醇、多元酸和一元酸縮聚而成的線性樹(shù)脂，具有合成技術(shù)成熟、制造工藝簡(jiǎn)便、原料易得以及樹(shù)脂涂膜綜合性能好等特點(diǎn)，在涂料用合成樹(shù)脂中用量最大用途最廣。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料報(bào)道，1997年全國(guó)涂料總產(chǎn)量為135萬(wàn)噸，其中醇酸樹(shù)脂涂料約為35萬(wàn)噸，占合成樹(shù)脂的52.9％；英、美等發(fā)達(dá)國(guó)家占30％～40％，居合成樹(shù)脂之首。但醇酸樹(shù)脂涂料也存在一些缺點(diǎn)，如涂膜干燥緩慢、硬度低、耐水性差等，這將導(dǎo)致施工周期延長(zhǎng)，也影響其應(yīng)用范圍。針對(duì)以上問(wèn)題，綜合國(guó)內(nèi)外有關(guān)醇酸樹(shù)脂改性方面的文獻(xiàn)報(bào)道，本文通過(guò)對(duì)幾種不同化學(xué)改性醇酸樹(shù)脂方法進(jìn)行比較，研究了苯乙烯改性醇酸樹(shù)脂的機(jī)理，同時(shí)，在基礎(chǔ)醇酸樹(shù)脂合成及苯乙烯改性醇酸樹(shù)脂兩方面進(jìn)行了工藝優(yōu)化。研究結(jié)果將對(duì)快干醇酸樹(shù)脂的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)和有力的借鑒。

2 苯乙烯化學(xué)改性醇酸樹(shù)脂的方法比較與機(jī)理研究

傳統(tǒng)的不飽和油(脂肪酸)改性的醇酸樹(shù)脂分子中具有羥基、羧基、雙鍵、酯基等反應(yīng)性基團(tuán)，因此，可以通過(guò)化學(xué)合成的途徑引入其他活性基團(tuán)，使醇酸具有廣泛化學(xué)改性的基礎(chǔ)�；瘜W(xué)改性可以分為以下幾類：如改性劑起羧基作用、改性劑起羥基作用以及利用雙鍵反應(yīng)的化學(xué)改性等�；瘜W(xué)改性中尤以利用雙鍵反應(yīng)的化學(xué)改性最為重要，其中以苯乙烯類改性最為典型，主要有共聚法和預(yù)聚物法兩大類。

2.1 共聚法

乙烯類單體改性醇酸樹(shù)脂常采用共聚法。按照共聚法中苯乙烯的加入時(shí)間及加入方式不同，可分為前苯乙烯化和后苯乙烯化兩種方法。

2.1.1 前苯乙烯化法

前苯乙烯化法主要包括植物油的苯乙烯化法、脂肪酸的苯乙烯化法和單甘油酯的苯乙烯化法三種。對(duì)以上幾種苯乙烯改性方法的工藝要點(diǎn)分述如下。

(1)植物油苯乙烯化法

該法的工藝要點(diǎn)為：首先，苯乙烯單體和油在引發(fā)劑存在下反應(yīng)，生成共聚油這種均一產(chǎn)物，該產(chǎn)物可直接代替植物油制備醇酸樹(shù)脂。苯乙烯化的植物油，先用甘油(季戊四醇或其他多元醇)醇解生成脂肪酸單甘油酯，然后用苯酐等多元酸進(jìn)行酯化。

(2)脂肪酸的苯乙烯化法

該法的工藝要點(diǎn)為：先將苯乙烯和引發(fā)劑滴加進(jìn)盛有DCO酸的反應(yīng)釜中，進(jìn)行脂肪酸的苯乙烯化反應(yīng)，然后真空蒸餾除去剩下的苯乙烯，再向反應(yīng)釜中加入甘油等多元醇，在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行醇解，最后加入配方量的苯酐等多元酸進(jìn)行酯化。

(3)單甘油酯的苯乙烯化法

該法的工藝要點(diǎn)為：以適當(dāng)配比的含共軛雙鍵和非共軛雙鍵的混合植物油為原料，如DCO和亞麻油（或豆油）、桐油和亞麻油（或豆油），加入LiOH等醇解催化劑，并用一部分甘油、季戊四醇等多元醇進(jìn)行醇解，生成單甘油酯；然后加入苯乙烯、二甲苯和引發(fā)劑，在適宜溫度下進(jìn)行單甘油酯的苯乙烯化反應(yīng)，生成苯乙烯化單甘油酯；再用多元酸(如苯酐)及剩余的甘油酯化，生成苯乙烯化醇酸樹(shù)脂。

2.1.2 后苯乙烯化法

后苯乙烯化法又稱為醇酸樹(shù)脂的苯乙烯化法。該法的工藝要點(diǎn)是：首先合成含共軛雙鍵的基礎(chǔ)醇酸樹(shù)脂，然后用基礎(chǔ)醇酸樹(shù)脂和苯乙烯單體(有時(shí)還包括少量丙烯酸類單體)，在引發(fā)劑存在及合適溫度條件下，進(jìn)行共聚反應(yīng)(即醇酸樹(shù)脂的苯乙烯化)，直至得到我們所要求的粘度。該法的工藝特點(diǎn)是工藝過(guò)程容易控制，利用常規(guī)醇酸樹(shù)脂的生產(chǎn)設(shè)備即可進(jìn)行改性醇酸樹(shù)脂的工

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