精細化學品丙烯酸樹脂配方設計大全總結
丙烯酸樹脂配方設計大全總結
點擊次數：554 更新時間：2021-09-15
一、丙烯酸樹脂定義：以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及苯乙烯等乙烯基類單體為主要原料合成的共聚物稱為丙烯酸樹脂。
二、丙烯酸樹脂分類
1、根據組成成分：丙全樹脂、苯丙樹脂、硅丙樹脂、醋丙樹脂、氟丙樹脂、叔丙（叔碳酸酯-丙烯酸酯）樹脂等。
2、根據成膜特性：熱塑性丙烯酸樹脂和熱固性丙烯酸樹脂。
熱塑性丙烯酸樹脂其成膜主要靠溶劑或分散介質（常為水）揮發使大分子或大分子顆粒聚集融合成膜，成膜過程中沒有發生化學反應，缺點是涂膜的耐溶劑性較差；
熱固性丙烯酸樹脂也稱為反應交聯型樹脂，其成膜過程中伴有幾個組分可反應基團的交聯反應，因此涂膜具有網狀結構，因此其耐溶劑性、耐化學品性好，適合于制備防腐涂料。
三、丙烯酸單體
依據單體對涂膜性能的影響常將單體進行如下分類，以方便應用。
四、丙烯酸的共聚改性
1、共聚目的：
（1）改進樹脂的Tg
（2）調節樹脂極性、溶解性、機械力學性能，如丙烯酸，甲基丙烯酸可改進漆膜與底材的附著力；
（3）引進官能團，用以和交聯劑反應形成交聯結構，主要功能單體有：丙烯酸羥乙酯（羥丙酯），N-羥甲基丙烯酰胺，引入-OH丙烯酸，甲基丙烯酸，亞甲基丁二酸，引入-COOH
使共聚物成為水溶性，改進樹脂附著力，與有關交聯劑發生反應。
所以，應根據涂膜的使用要求，選擇合適的單體對共聚物進行分子設計并通過實驗，研制符合要求的涂料用樹脂使我們研發人員追求的目標。
五、丙烯酸樹脂的配方設計原則
丙烯酸樹脂及其涂料應用范圍很廣，因此其配方設計是非常復雜的。基本原則主要遵循以下幾點：
1、要針對不同基材和產品確定樹脂劑型——溶劑型或水劑型；
2、根據性能要求確定單體組成、玻璃化溫度（Tg）、溶劑組成、引發劑類型及用量和聚合工藝；
最后通過實驗進行檢驗、修正，以確定最佳的產品工藝和配方。其中單體的選擇是配方設計的核心內容。
六、單體的選擇
1、單體概述
為方便應用，通常將聚合單體分為硬單體、軟單體和功能單體三大類，具體可以參照上表。
甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（ST）、丙烯睛(AN)是最常用的硬單體；
丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸異辛酯(2-EHA)為最常用的軟單體。
長鏈的丙烯酸及甲基丙烯酸酯（如月桂酯、十八烷酯）具有較好的耐醇性和耐水性。
功能性單體有含羥基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，含羧基的單體有丙烯酸和甲基丙烯酸。羥基的引入可以為溶劑型樹脂提供與聚氨酯固化劑、氨基樹脂交聯用的官能團。
其它功能單體有：丙烯酰胺（AAM）、羥甲基丙烯酰胺（NMA）、雙丙酮丙烯酰胺（DAAM）和甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯（AAEM）、甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯（DMAEMA）等。
功能單體的用量一般控制在1％~6％質量份，不能太多，否則可能會影響樹脂或成漆的貯存穩定性。更多單體選擇方面資料請參見：丙烯酸樹脂合成過程中單體的選擇原則總結。
乙烯基三異丙氧基硅烷單體由于異丙基的位阻效應，Si－O鍵水解較慢，在乳液聚合中其用量可以提高到10％，有利于提高乳液的耐水、耐候等性能，但是其價格較高。
含羧基的單體引入羧基可以改善樹脂對顏、填料的潤飾性及對基材的附著力，而且同環氧基團有反應性，對氨基樹脂的固化有催化活性。
2、羥基型丙烯酸樹脂
合成羥基型丙烯酸樹脂時羥基單體的種類和用量對樹脂性能有重要影響。
雙組分聚氨酯體系的羥基丙烯酸組分常用伯羥基類單體：丙烯酸羥乙酯（HEA）或甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）；
氨基烘漆的羥基丙烯酸組分常用仲羥基類單體：丙烯酸-β-羥丙酯（HPA）或甲基丙烯酸-β-羥丙酯（HPMA）。伯羥基類單體活性較高，由其合成的羥丙樹脂用作氨基烘漆的羥基組分時影響成漆貯存，可選擇仲羥基丙酯單體。
另外，通過羥基型鏈轉移劑 （如巰基乙醇、巰基丙醇、巰基丙酸-2-羥乙酯）可以在大分子鏈端引入羥基，改善羥基分布，提高硬度，并使分子量分布變窄，降低體系粘度。
3、其它注意事項
為提高耐乙醇性要引入苯乙烯、丙烯睛及甲基丙烯酸的高級烷基酯，降低酯基含量。可以考慮二者并用，以平衡耐候性和耐乙醇性。甲基丙烯酸的高級烷基酯有甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八醇酯等。
涂料用丙樹脂常為共聚物，選擇單體時必須考慮他們的共聚活性。實際工作時一般采用單體混合物“饑餓態”加料法（即單體投料速率<共聚速率）控制共聚物組成。為使共聚順利進行，共聚用混合單體的竟聚率不要相差太大，如苯乙烯同醋酸乙烯、氯乙烯、丙烯睛難以共聚。
選擇單體時還應注意單體的毒性大小，一般丙烯酸酯的毒性大于對應甲基丙烯酸酯的毒性，如丙烯酸甲酯的毒性大于甲基丙烯酸甲酯的毒性，此外丙烯酸乙酯的毒性也較大。在與丙烯酸酯類單體共聚用的單體中，丙烯睛、丙烯酰胺的毒性很大，應注意防護。
七、Tg的設計
玻璃化溫度反映無定型聚合物由脆性的玻璃態轉變為高彈態的轉變溫度。不同用途的涂料，其樹脂的玻璃化溫度相差很大。外墻漆用的彈性乳液其一般低于－10℃，北方應更低一些；而熱塑性塑料漆用樹脂的一般高于60℃。交聯型丙烯酸樹脂的一般在－20～400℃。玻璃化溫度的設計常用FOX公式：
其中，為第i種單體的質量分數，為第i種單體對應均聚物的玻璃化溫度，單位用K。一些單體的玻璃化溫度可以查表。該公式計算值有一定參考價值，但其準確度和單體組成有關，并不確定。
