第二章_水溶性樹脂2013-2-28

1、一一.水性樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域水性樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域 水性樹脂及其高分子聚合物可應(yīng)用領(lǐng)域十分廣水性樹脂及其高分子聚合物可應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛泛,其主要應(yīng)用于其主要應(yīng)用于: 1.涂料涂料:金屬金屬,塑料塑料,木材木材,玻璃玻璃,皮革皮革,建筑等建筑等 2.油墨油墨:打印墨水打印墨水,膠印油墨膠印油墨,絲印油墨等絲印油墨等 3.紡織紡織:染色染色,纖維防護(hù)等纖維防護(hù)等 4.膠粘劑膠粘劑:膠水膠水,粘合劑等粘合劑等 5.其它其它:化妝品化妝品,造紙?jiān)旒?醫(yī)藥醫(yī)藥,農(nóng)藥等農(nóng)藥等二二.水性樹脂的分類水性樹脂的分類 （一）按樹脂在水中的外觀及溶解性分：（一）按樹脂在水中的外觀及溶解性分： 1.水溶性樹脂水溶性樹脂:在水

2、中有一定的溶解性在水中有一定的溶解性,樹脂液外觀樹脂液外觀通常通常呈透明狀呈透明狀.其通過在樹脂中引入親水基團(tuán)以增加其其通過在樹脂中引入親水基團(tuán)以增加其在水中的溶解性。特點(diǎn)為涂膜有較好的外觀，但其樹在水中的溶解性。特點(diǎn)為涂膜有較好的外觀，但其樹脂的分子量較小，干燥性、耐水性、耐溶劑性均較差。脂的分子量較小，干燥性、耐水性、耐溶劑性均較差。 如如水性纖維素衍生物水性纖維素衍生物,水性改性聚丁二烯樹脂水性改性聚丁二烯樹脂均屬均屬于此類于此類. *因高分子聚合物在水中完全溶解因高分子聚合物在水中完全溶解,會(huì)使體系粘度變會(huì)使體系粘度變得非常大得非常大,故完全水溶的樹脂是不能作為成膜物質(zhì)的故完全水溶的樹

3、脂是不能作為成膜物質(zhì)的.水性涂料用樹脂在水中是部份互溶或不溶的水性涂料用樹脂在水中是部份互溶或不溶的. 2.水分散性樹脂水分散性樹脂:樹脂以微小的軟質(zhì)膠粒狀形式分樹脂以微小的軟質(zhì)膠粒狀形式分散于水溶液中散于水溶液中,其分散粒徑通常在其分散粒徑通常在0.010.1m，因此，因此在水溶液中呈在水溶液中呈透明或半透明乳白色狀態(tài)透明或半透明乳白色狀態(tài). 水分散型樹脂的涂層固化后較緊密，光澤及水分散型樹脂的涂層固化后較緊密，光澤及透明性好，耐水和耐腐蝕性均較優(yōu)良。透明性好，耐水和耐腐蝕性均較優(yōu)良。 此類樹脂因本身的水溶性很小此類樹脂因本身的水溶性很小,涂膜干燥后的涂膜干燥后的耐水性遠(yuǎn)優(yōu)于水溶性樹脂耐水性

4、遠(yuǎn)優(yōu)于水溶性樹脂,如將其與交聯(lián)劑混合如將其與交聯(lián)劑混合固化后固化后,某些品種的耐水性可與溶劑型樹脂同類某些品種的耐水性可與溶劑型樹脂同類產(chǎn)品相當(dāng)產(chǎn)品相當(dāng). 如如水性丙烯酸樹脂水性丙烯酸樹脂,水性聚氨酯樹脂水性聚氨酯樹脂等大部份等大部份產(chǎn)品屬于此類產(chǎn)品屬于此類. 3.乳液型樹脂乳液型樹脂(乳膠型樹脂乳膠型樹脂):樹脂以較小的軟質(zhì)膠粒樹脂以較小的軟質(zhì)膠粒狀形式分散于水溶液中狀形式分散于水溶液中,其分散粒徑大于其分散粒徑大于0.1m，在水，在水溶液中溶液中呈乳白不透明狀呈乳白不透明狀. 乳液型樹脂的分子量較大，通常具有良好的力學(xué)性乳液型樹脂的分子量較大，通常具有良好的力學(xué)性能、干燥性、耐水性及耐腐蝕

5、性。能、干燥性、耐水性及耐腐蝕性。 如如水性環(huán)氧樹脂水性環(huán)氧樹脂,水性醇酸樹脂水性醇酸樹脂等大部份產(chǎn)品屬于此等大部份產(chǎn)品屬于此類類.水性丙烯酸樹脂水性丙烯酸樹脂,水性聚氨酯樹脂水性聚氨酯樹脂等也有部份產(chǎn)品等也有部份產(chǎn)品屬于此類屬于此類. *因此類樹脂在合成乳化時(shí)需加入大量的乳化劑因此類樹脂在合成乳化時(shí)需加入大量的乳化劑,這對(duì)其最終的涂膜耐水性產(chǎn)生一定影響這對(duì)其最終的涂膜耐水性產(chǎn)生一定影響,故其耐水性通故其耐水性通常不及水分散型樹脂常不及水分散型樹脂.（二）（二）從樹脂官能團(tuán)及合成原料可分為從樹脂官能團(tuán)及合成原料可分為: *1.水性纖維素衍生物水性纖維素衍生物:其是水溶性的其是水溶性的,在表面活

6、性劑在表面活性劑,建筑漆等領(lǐng)域有應(yīng)用建筑漆等領(lǐng)域有應(yīng)用. *2.水性改性油水性改性油:耐光耐光,耐候耐候,耐熱差耐熱差,一般作底漆用一般作底漆用. *3.水性改性聚丁二烯樹脂水性改性聚丁二烯樹脂,水性環(huán)氧樹脂水性環(huán)氧樹脂,水性酚醛樹水性酚醛樹脂脂 4.水性醇酸樹脂水性醇酸樹脂:光澤高光澤高,柔韌性好柔韌性好,抗沖擊性好抗沖擊性好,耐水耐水性不好性不好,貯存中易水解貯存中易水解,而導(dǎo)致性能下降而導(dǎo)致性能下降.丙烯酸改性后丙烯酸改性后能適當(dāng)提高其水解穩(wěn)定性及干速能適當(dāng)提高其水解穩(wěn)定性及干速. 5.水性聚酯樹脂水性聚酯樹脂:硬度高硬度高,光澤好光澤好,耐久性好耐久性好,水解穩(wěn)定水解穩(wěn)定性及貯存穩(wěn)定性

7、差性及貯存穩(wěn)定性差. 6.氨基樹脂氨基樹脂:用作其它樹脂的交聯(lián)劑用作其它樹脂的交聯(lián)劑.常用常用HMMM(六六甲氧基三聚氰胺樹脂甲氧基三聚氰胺樹脂),可水溶可水溶. 7.水性丙烯酸樹脂水性丙烯酸樹脂:光澤高光澤高,保光保光,保色性好保色性好,耐候性好耐候性好.8.聚氨酯樹脂聚氨酯樹脂: 單組份水性聚氨酯交聯(lián)密度低單組份水性聚氨酯交聯(lián)密度低,耐水耐水,耐溶劑和耐耐溶劑和耐 熱較差熱較差. 將水性聚氨酯與含羥基或環(huán)氧基或氨基的樹脂交將水性聚氨酯與含羥基或環(huán)氧基或氨基的樹脂交聯(lián)后聯(lián)后,涂膜性能可達(dá)到溶劑型聚氨酯性能涂膜性能可達(dá)到溶劑型聚氨酯性能. 9.有機(jī)硅樹脂有機(jī)硅樹脂:水性樹脂易水解成凝膠水性樹脂

8、易水解成凝膠,價(jià)格高價(jià)格高,固化固化溫度高時(shí)間長溫度高時(shí)間長,常用來改性其它樹脂常用來改性其它樹脂. 10.有機(jī)氟樹脂有機(jī)氟樹脂:高含氟量的樹脂難以水性化高含氟量的樹脂難以水性化,且易破且易破乳膠化乳膠化,貯存穩(wěn)定性差貯存穩(wěn)定性差.常用來改性其它樹脂常用來改性其它樹脂. 11.水性異氰酸酯固化劑水性異氰酸酯固化劑:用于作水性雙組份聚氨酯的用于作水性雙組份聚氨酯的固化劑固化劑.（三）按樹脂合成時(shí)使用的表面活性劑分（三）按樹脂合成時(shí)使用的表面活性劑分: 水性樹脂在生產(chǎn)中水性樹脂在生產(chǎn)中,為了保證樹脂能盡可能以小的為了保證樹脂能盡可能以小的軟質(zhì)膠粒狀分散于水溶液中以及水性樹脂在貯存中有軟質(zhì)膠粒狀分散

9、于水溶液中以及水性樹脂在貯存中有較佳的穩(wěn)定性較佳的穩(wěn)定性,往往需要加入一定的表面活性劑往往需要加入一定的表面活性劑(乳化乳化劑劑). 按照所加入的表面活性劑的電荷類型按照所加入的表面活性劑的電荷類型,我們可將水我們可將水性樹脂分為陽離子型性樹脂分為陽離子型,陰離子型陰離子型,非離子型非離子型. （四）按其配制成漆后的固化方式分（四）按其配制成漆后的固化方式分: 常溫自干型常溫自干型,氧化干燥型氧化干燥型,高溫烘烤型高溫烘烤型,UV輻輻射固化型射固化型等等 三三.水性樹脂的性能參數(shù)水性樹脂的性能參數(shù)（一）供貨參數(shù)（一）供貨參數(shù): 1.固含固含(不揮發(fā)份不揮發(fā)份) 2.PH值值:常為常為78.5,

10、樹脂處于略堿性有利于貯存樹脂處于略堿性有利于貯存. 3.外觀外觀 4.粘度粘度:常以旋轉(zhuǎn)粘度或牛頓粘度計(jì)常以旋轉(zhuǎn)粘度或牛頓粘度計(jì). 水性樹脂經(jīng)過一段時(shí)間貯存后水性樹脂經(jīng)過一段時(shí)間貯存后,其粘度可能會(huì)有其粘度可能會(huì)有較大的降低較大的降低,這是正?，F(xiàn)象這是正?，F(xiàn)象.因?yàn)樵谫A存中樹脂的因?yàn)樵谫A存中樹脂的PH值值會(huì)略有下降會(huì)略有下降,隨著隨著PH值的下降值的下降,其粘度會(huì)有明顯的下降其粘度會(huì)有明顯的下降.只需在使用時(shí)將只需在使用時(shí)將PH值調(diào)高即可值調(diào)高即可. 5.羥值羥值(羥值：羥值： 1g樣品中的羥基所相當(dāng)?shù)臍溲趸瘶悠分械牧u基所相當(dāng)?shù)臍溲趸?鉀鉀(KOH)的毫克數(shù)，以的毫克數(shù)，以mgKOH/g表示表

11、示)； 酸值酸值(是指中和是指中和1g天然脂肪中的游離酸所需消天然脂肪中的游離酸所需消耗氫氧化鉀的毫克數(shù)耗氫氧化鉀的毫克數(shù) ) 6.最低成膜溫度最低成膜溫度(MFFT):此指標(biāo)給出了該樹脂此指標(biāo)給出了該樹脂在自干時(shí)在自干時(shí),能形成連續(xù)的漆膜的最低溫度能形成連續(xù)的漆膜的最低溫度.當(dāng)當(dāng)然然,MFFT可以在配漆時(shí)可以在配漆時(shí),通過添加成膜助劑來降低通過添加成膜助劑來降低. 7.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg):聚合物的聚合物的Tg越高越高,其漆膜也相其漆膜也相應(yīng)會(huì)略硬些應(yīng)會(huì)略硬些,但最低成膜溫度也會(huì)越高但最低成膜溫度也會(huì)越高. 非晶聚物有三種力學(xué)狀態(tài)，它們是非晶聚物有三種力學(xué)狀態(tài)，它們是玻璃態(tài)、

12、高彈態(tài)和粘流態(tài)玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。在溫度較低時(shí)，材料為剛性固體狀，與玻璃相似，在外力作用在溫度較低時(shí)，材料為剛性固體狀，與玻璃相似，在外力作用下只會(huì)發(fā)生非常小的形變，此狀態(tài)即為下只會(huì)發(fā)生非常小的形變，此狀態(tài)即為玻璃態(tài)玻璃態(tài)： 當(dāng)溫度繼續(xù)升高到一定范圍后，材料的形變明顯地增加，并當(dāng)溫度繼續(xù)升高到一定范圍后，材料的形變明顯地增加，并在隨后的一定溫度區(qū)間形變相對(duì)穩(wěn)定，此狀態(tài)即為在隨后的一定溫度區(qū)間形變相對(duì)穩(wěn)定，此狀態(tài)即為高彈態(tài)高彈態(tài)，溫，溫度繼續(xù)升高形變量又逐漸增大，材料逐漸變成粘性的流體，此度繼續(xù)升高形變量又逐漸增大，材料逐漸變成粘性的流體，此時(shí)形變不可能恢復(fù)，此狀態(tài)即為時(shí)形變不可能恢復(fù)，此狀

13、態(tài)即為粘流態(tài)粘流態(tài)。我們通常把我們通常把玻璃態(tài)與高彈態(tài)玻璃態(tài)與高彈態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，稱為之間的轉(zhuǎn)變，稱為玻璃化轉(zhuǎn)變玻璃化轉(zhuǎn)變，它，它所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度即是所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度即是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，或是玻璃化溫度。，或是玻璃化溫度。 8.相對(duì)平均分子質(zhì)量相對(duì)平均分子質(zhì)量,分散粒徑分散粒徑,表面張力表面張力,比重比重,閃點(diǎn)閃點(diǎn)等等9.貯存穩(wěn)定性貯存穩(wěn)定性:在室溫下密封貯存在室溫下密封貯存,至少要求達(dá)到半年以至少要求達(dá)到半年以上上,一般為一年以上一般為一年以上. 10.VOC(涂料中有機(jī)揮發(fā)物的含量涂料中有機(jī)揮發(fā)物的含量 )及及HAPs(涂料中有涂料中有害空氣中的污染物害空氣中的污染物 )含量及種

14、類含量及種類 （二）成膜物性能（二）成膜物性能: 在水性涂料一節(jié)已講在水性涂料一節(jié)已講,此略此略. 四四.水性樹脂其它事宜水性樹脂其它事宜 1.包裝容器包裝容器:一般用不透明塑料容器包裝一般用不透明塑料容器包裝.因水會(huì)對(duì)金因水會(huì)對(duì)金屬容器產(chǎn)生腐蝕屬容器產(chǎn)生腐蝕. 2.可燃性可燃性:一般不可燃一般不可燃,但少數(shù)品種因含有較多有機(jī)溶但少數(shù)品種因含有較多有機(jī)溶劑而可燃劑而可燃. 3.危害性危害性:一般為低毒一般為低毒.因其對(duì)水生生態(tài)環(huán)境有一定影因其對(duì)水生生態(tài)環(huán)境有一定影響響,其廢棄物應(yīng)按一般化學(xué)品進(jìn)行處理其廢棄物應(yīng)按一般化學(xué)品進(jìn)行處理. 4.貯存貯存:應(yīng)密封貯存應(yīng)密封貯存.理想的貯存溫度在理想的貯存

15、溫度在530.應(yīng)盡應(yīng)盡量量避免于避免于0以下貯存以下貯存,因許多品種會(huì)在此溫度以下結(jié)因許多品種會(huì)在此溫度以下結(jié)凍凍,從而導(dǎo)致樹脂解凍后析出膠結(jié)從而導(dǎo)致樹脂解凍后析出膠結(jié). 浩海化工的樹脂最低抗溫度可達(dá)到浩?；さ臉渲畹涂箿囟瓤蛇_(dá)到-10以下以下,在此在此溫度以上樹脂均不會(huì)析出膠結(jié)溫度以上樹脂均不會(huì)析出膠結(jié).1 在聚合物分子鏈上引入強(qiáng)親水基團(tuán) 2 中和成鹽獲得水溶性 例如：（一（一 ）成鹽法）成鹽法 或 者既能溶解高分子樹脂而本身又能溶解于水。3 助溶劑 B1ank設(shè)計(jì)出了一種新型的低分子量聚合物，其水溶件是通過引人非離了基閉（OH、O）而獲得的。 這類聚合物與非離子表面活性劑相似之處，與現(xiàn)有

16、的水性樹脂以及大多數(shù)的溶劑型樹脂相容，故可作活性稀釋別來取代體系小的共溶劑和胺。（二（二 ） 非離子基團(tuán)法非離子基團(tuán)法B1ank結(jié)論 ：（三（三 ）兩性離子中間體法）兩性離子中間體法 環(huán)氧樹脂系涂料具有很好的附著力和防腐蝕性能，因而在水溶性涂料環(huán)氧樹脂系涂料具有很好的附著力和防腐蝕性能，因而在水溶性涂料中得到廣泛應(yīng)用。但由于為數(shù)較多的芳香族環(huán)氧樹脂耐光性能較差故多中得到廣泛應(yīng)用。但由于為數(shù)較多的芳香族環(huán)氧樹脂耐光性能較差故多用作底漆、防腐蝕漆等。用作底漆、防腐蝕漆等。 利用水溶性陰離子型樹脂分子鏈上剩余的雙鍵、羥基及羧基等基團(tuán)與利用水溶性陰離子型樹脂分子鏈上剩余的雙鍵、羥基及羧基等基團(tuán)與其他官

17、能團(tuán)反應(yīng)、可達(dá)到改性的目的。其他官能團(tuán)反應(yīng)、可達(dá)到改性的目的。 水溶性環(huán)氧酯的水溶性、穩(wěn)定性、粘度、電沉積效果和漆膜性能好壞水溶性環(huán)氧酯的水溶性、穩(wěn)定性、粘度、電沉積效果和漆膜性能好壞與制備時(shí)選擇的酯化當(dāng)量、順丁烯二酸酐量、助溶劑、中和劑，以及酯化與制備時(shí)選擇的酯化當(dāng)量、順丁烯二酸酐量、助溶劑、中和劑，以及酯化程度和酸酐加成反應(yīng)的條件有關(guān)程度和酸酐加成反應(yīng)的條件有關(guān) 。(1)陰離子型樹脂陰離子型樹脂 脂肪族環(huán)氧樹脂脂肪族環(huán)氧樹脂( (如環(huán)戊二烯環(huán)氧樹脂、聚丁二烯環(huán)氧樹脂、如環(huán)戊二烯環(huán)氧樹脂、聚丁二烯環(huán)氧樹脂、環(huán)氧化油、甘油環(huán)氧樹脂等環(huán)氧化油、甘油環(huán)氧樹脂等) )、雜環(huán)類環(huán)氧樹脂都可以改性制、雜

18、環(huán)類環(huán)氧樹脂都可以改性制成性能各異的水溶性涂料，如水溶性雙酚酸環(huán)氧酯粉末樹脂和成性能各異的水溶性涂料，如水溶性雙酚酸環(huán)氧酯粉末樹脂和高滲透力環(huán)氧酯樹脂。高滲透力環(huán)氧酯樹脂。 此外，環(huán)氧樹脂、環(huán)氧酯還可以進(jìn)行改性，例如用酚醛樹此外，環(huán)氧樹脂、環(huán)氧酯還可以進(jìn)行改性，例如用酚醛樹脂、氨基樹脂、丙烯酸酯、聚酰胺樹脂等都可制成改性的水溶脂、氨基樹脂、丙烯酸酯、聚酰胺樹脂等都可制成改性的水溶性環(huán)氧酯，這就為水溶性環(huán)氧樹脂的發(fā)展提供了可靠的基礎(chǔ)。性環(huán)氧酯，這就為水溶性環(huán)氧樹脂的發(fā)展提供了可靠的基礎(chǔ)。(3)水溶性環(huán)氧樹脂的發(fā)展水溶性環(huán)氧樹脂的發(fā)展最近年來還開發(fā)了水溶性環(huán)氧最近年來還開發(fā)了水溶性環(huán)氧丙烯酸接枝共聚樹脂和水丙烯酸接枝共聚樹脂和水溶性丙烯酸改性環(huán)氧樹脂。溶性丙烯酸改性環(huán)氧樹脂。水溶性丙烯酸改性環(huán)氧樹脂的制備方法如下：水溶性丙烯酸改性環(huán)氧樹脂的制備方法如下：其中水溶性丙烯酸酯樹脂漆都是其中水溶性丙烯酸酯樹脂漆都是熱