浅谈水性丙烯酸树脂的改性方法
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发布日期：2021-05-31
水性丙烯酸涂料虽然具有颜色浅、透明性好、耐候性好以及耐高温黄变性好等诸多优点，但是也存在热粘冷脆、透水性高、低分子乳化剂存在大大降低漆膜耐水性的缺点，为改进水性丙烯存在固有的缺陷，上个世纪八十年代以来，人们就试图对丙烯酸进行各种改性，把各种材料的特长有机结合起来，大大提高漆膜的性能。改性的方法主要有化学的改性及物理的混拼，本文主要总结了水性丙烯酸树脂的各种改性方法，希望对大家有点帮助。
1、环氧树脂改性
环氧树脂由于极性基团多，成膜后表现出湿态附着力好、耐化学品性优异、耐湿性、物理机械性能、绝缘性能、耐渗透性强等多种优点，因此采用环氧树脂改性丙烯酸树脂可以大大改善丙烯酸的这些性能，在啤酒、罐头等的内壁涂料，汽车漆、工程机械等领域就有非常大的发展空间。
在丙烯酸中接入环氧链段可以通过接枝、酯化-共聚、酯化等方法达到目的。接枝法主要是通过夺氢反应在环氧的活性氢上引入丙烯酸链段，一般引发剂采用BPO效果最好，因为BPO夺氢能力比较强，添加量至少单体量的3%，另外，环氧树脂的分子量越大，即每个分子的活泼氢数目越多，越容易接枝。酯化-共聚法：先利用环氧树脂与含有活泼双键的羧酸进行开环酯化，然后再利用双键与丙烯酸单体进行共聚合，从而将环氧链段引入丙烯酸当中。酯化法：利用丙烯酸树脂中的羧基与环氧树脂的环氧基团进行开环酯化反应，将环氧引入丙烯酸中。由于该反应环氧为两官树脂，改性过程很容易发生胶化，因此要么减少环氧的量，要么先封闭其中一个环氧基团，避免发生胶化。以上改性方法均有在大生产中进行应用，具体采用哪种改性方法要根据实际情况或者性能要求来决定。
2、聚氨酯改性丙烯酸树脂
聚氨酯分子中含有大量的氨酯键、酯键、脲键，因此具有非常优异的耐溶剂性、耐磨性、抗划伤性及低温柔韧性和弹性等优点。很好弥补丙烯酸的缺点。目前，聚氨酯改性水性丙烯酸主要有物理混拼法，双键共聚合，后交联法。
（1）共混法：即pu乳液和丙烯酸乳液进行物理混合，通过两种材料的复配，达到性能最优化。
（2）双键共聚合法：首先多元醇与过量的异氰酸酯聚合，合成端-NCO基的预聚体，
然后采用带羟基丙烯酸单体封端，得到含有活性双键的聚氨酯分子，将该预聚体中和后分散在水中，然后开始滴加含有引发剂的（甲基）丙烯酸酯类单体聚合，得到聚氨酯聚氨酯改性的丙烯酸乳液（PUA乳液） ，该类型改性分子往往具有互穿聚合物网络结构(LIPN)，互穿网络结构分子中聚氨酯和丙烯酸各自分别形成微相区，微相区界面上存在广泛的物理交联，及两者界面上存在三维的物理缠扰，因而该类型结构的材料比两者物理共混的性能明显提高很多。
（3）后交联法：现在在不含羟基的溶剂中，例如甲基异丁基酮，合成带羟基水溶性丙烯酸树脂，该步骤与合成溶剂型丙烯酸树脂相似，然后滴加TDI或者IPDI等带有异氰酸酯的单体与水性羟基丙烯酸树脂反应，进行局部交联，可以大大提高水性丙烯酸树脂的性能
3、有机硅有机氟改性水性丙烯酸树脂
有机硅、有机氟树脂都具有良好的耐热性、耐温变性、耐老化性，而且漆膜表面张力低，水和其它污物不容易在上面附着，因此目前有机硅氟的研究是热点之一。硅氟改性水性丙烯酸的方法有（1）通过带活泼双键的硅单体、氟单体与丙烯酸类单体共聚，通过在丙烯酸分子中引入有机硅、有机氟基团，从而大大改善水性丙烯酸树脂的耐温性、耐候性及改善漆膜的表面能，使得产品更加耐污等特点。（2）通过缩合或缩聚反应引入有机硅结构，利用环状的小分子有机硅单体，与含羟基的丙烯酸树脂进行开环缩聚反应，将硅氧烷结构引入到丙烯酸分子中。或者通过有机硅树脂中的烷氧基硅氧烷与丙烯酸的羟基进行缩合反应，也可将硅氧烷结构引入到丙烯酸分子中。（3）通过含硅氟的连转移剂或者乳化剂，引入硅氟结构。
4、乙烯基单体的改性
乙烯基单体主要有偏氟氯乙烯、叔碳酸乙烯酯、氯乙烯、醋酸乙烯酯等单体与丙烯酸单体进行共聚合。该类型改性以在其他文章中有所介绍，再次不做赘言。
总之，水性丙烯酸树脂有许多众所周知的优点，但是也存在一些明显的缺点，随着人们对漆膜性能要求的不断提高，例如，耐用性、抗污性、硬度、抗划伤性等性能。各种改性方法也就应运而生，但是具体采用什么改性方法，什么改性工艺及反应，要根据性能要求及反应的可行性来选择。
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