水性醇酸树脂

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1、上海市涂料研究所上海市涂料研究所水性醇酸树脂水性醇酸树脂上海市涂料研究所上海市涂料研究所为什么要发展水性涂料？国民环保意识的增强限制VOC排放量的法律法规的制定石油能源的紧张向环保化和集约化方向发展高固体含量涂料水性涂料UV/EB固化涂料粉末涂料可行性成本环境的可接受性上海市涂料研究所上海市涂料研究所涂料品种1995年2000年2005年2015年低固含量（传统）溶剂型涂料39.530.515.07.0高固含量溶剂型涂料12.512.010.58.5水性涂料22.526.034.539.5活性体系涂料14.015.016.517.5粉末涂料812.017.520.0辐射固化涂料3.54.56.

2、57.5总 计100100100100全球涂料产品结构和技术进展趋势全球涂料产品结构和技术进展趋势 单位：上海市涂料研究所上海市涂料研究所 溶剂性涂料溶剂性涂料 水性涂料水性涂料 单相体系单相体系 两相体系两相体系水性涂料与溶剂性涂料的对比水性涂料与溶剂性涂料的对比上海市涂料研究所上海市涂料研究所水性涂料的特点水性涂料的特点无毒环保，无毒环保，施工安全施工安全没有闪点没有闪点，不燃，不燃，没有爆炸的危险没有爆炸的危险水挥发慢，干燥困难水挥发慢，干燥困难配制比较复杂配制比较复杂易引起基体腐蚀易引起基体腐蚀对颜料润湿分散难对颜料润湿分散难对湿度的影响很大对湿度的影响很大水性涂料与溶剂性涂料的对比水

3、性涂料与溶剂性涂料的对比溶剂性涂料的特点溶剂性涂料的特点一般有毒，易燃一般有毒，易燃成膜致密成膜致密溶剂挥发快，干燥容溶剂挥发快，干燥容不需要助溶剂不需要助溶剂好的防潮性能好的防潮性能对颜料润湿分散容易对颜料润湿分散容易对湿度的影响相对较小对湿度的影响相对较小上海市涂料研究所上海市涂料研究所水性涂料的制法水性涂料的制法1 水乳液型分散体的制法水乳液型分散体的制法I.由单体乳液聚合制备II.后乳化分散的制法III.自乳化分散的制法2 水稀释型分散体的制法水稀释型分散体的制法I.带有氨基的聚合物，以羧酸中和成盐基II.带有羧基的聚合物，以胺中和成盐基NH2NH2NH2+RCOOHNH3RCOO-+

4、NH3RCOO-+NH3RCOO-+COOHCOOHCOOH+RNH2NH3RCOO-+NH3RCOO-+NH3RCOO-+上海市涂料研究所上海市涂料研究所溶溶 剂剂 蒸蒸 发发与氧气反应与氧气反应与固化剂交联与固化剂交联 物理成膜物理成膜 空空 气气 化学成膜化学成膜混混 合合 溶溶 液液非非 交交 联联交交 联联气干型醇酸漆气干型醇酸漆双组分烘烤系统双组分烘烤系统成膜方式成膜方式上海市涂料研究所上海市涂料研究所发展最早、产量最大、用途最广的品种之一原料易得，基本上不依赖于石油产品价格便宜组分和性能可以在很大范围内调整格外好的成膜能力高的光泽易于施工和与空气交联干燥和固化时间相当慢成膜硬度低

5、耐水性和耐候性较差醇酸树脂的特点醇酸树脂的特点优点优点缺点缺点上海市涂料研究所上海市涂料研究所1.使传统的醇酸树脂含过量的羧基，并用胺或氨将其中和成盐，得到水稀释性的醇酸树脂；2.制备自乳化的醇酸树脂，一种方法是制备具有核壳结构的丙烯酸改性醇酸树脂，将疏水的醇酸树脂部分作为乳胶粒的核，亲水的丙烯酸共聚物部分作为壳，疏水的核被包裹在亲水的壳中间；另一种方法是醇酸树脂与具有反应活性的表面活性剂反应，使表面活性剂接枝到醇酸树脂上面，使醇酸树脂在水中能够乳化，它克服因加入大量乳化剂而引起的硬度和疏水性能的下降；3.通过外加乳化剂的方式将溶剂型醇酸树脂转相乳化成醇酸树脂乳液分散体。水性醇酸树脂（乳液）的

6、制备途径上海市涂料研究所上海市涂料研究所水稀释性醇酸树脂的结构水稀释性醇酸树脂的结构R1R2RRHOCOOHCOOCOO+-BBOOCBOOCBCOOBCOO亲水基团亲水基团聚合物聚合物B=胺胺碱性化合物碱性化合物B阴离子稳定体系阴离子稳定体系上海市涂料研究所上海市涂料研究所油/水乳液亚稳转化态水/油乳液醇酸水性醇酸树脂（乳液）与其他水性聚合物乳液成膜方式比较相转变水性聚合物乳液水性醇酸树脂（乳液）上海市涂料研究所上海市涂料研究所：油/水乳液：亚稳转化态：水/油乳液：醇酸水性醇酸树脂（乳液）的干燥过程水性醇酸树脂（乳液）的干燥过程上海市涂料研究所上海市涂料研究所1 主催干剂：主催干剂：它们一般

7、是含有多氧化价态的金属皂，能发生氧化还原反应。工业上常用的这类催干剂有钴、锰、钒、铁和铈。2 辅催干剂：辅催干剂：金属皂，只存在单个价态，本身通常不起催干作用，但它们和主催干剂配合使用具有催化作用。包括钙、钾、锂和锌。3 偶联催干剂：偶联催干剂：如果在加速反应过程中的机理是基于金属与连结料中羟基基团或羧基基团反应，这种催干剂称为偶联催干剂，如锆、铅钡、铝、铋、鍶。催干剂的种类和用途催干剂的种类和用途上海市涂料研究所上海市涂料研究所催干剂（以钴为例）在自动氧化过程的作用RH：非共轭的两个双键的亚油酸酯模型化合物ROOH：氢过氧化物Co2+O2Co3+O2RH+Co3+R+Co2+H+O21 O2

8、eH+HOOR+1 O2+RHROOH+RROOH+Co2+Co3+RO+OHROOH+Co2+Co3+ROO+H+RO+R1HROH+R1R+R (R1 )R-R(R1)ROR-O-RR+ROR-O-O-RRO+H3C-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOR+1 O2H3C-(CH2)4-CH=CH-CCH-(CH2)7-COORCCHHHOOH3C-(CH2)4-CH=CH-CH=(CH2)7-COORCHCHOOH上海市涂料研究所上海市涂料研究所水性醇酸树脂技术参数水性醇酸树脂技术参数项目名称项目名称STW 300STW 301外观淡黄褐色透明粘稠液体黄褐色

9、透明粘稠液体含油类型豆油脂肪酸亚油脂肪酸含油量，%大约36大约36不挥发份，%75.02.075.02.0酸值，mgKOH/g20352035比重（20），g/cm31.061.06粘度（50%乙二醇丁醚，T-4杯），s 100140100140颜色（50%乙二醇丁醚，铁钴比色），号1111PH值3.05.03.05.0上海市涂料研究所上海市涂料研究所性能特点性能特点1 具有良好的自干性和装饰性。2 具有良好的耐盐水和耐盐雾性能。3 具有良好的颜料润湿性和高度的剪切稳定性。4 具有良好的附着力、柔韧性和较高的硬度。5 具有良好的耐水性。上海市涂料研究所上海市涂料研究所1 加入催干剂可室温干燥或

10、强制干燥。本所配套的水性催干剂加入量为纯树脂含量的4.0%6.0%。2 配制清漆时，应首先将乳液的PH值调整到78(一般用氨水、三乙胺或N，N-二甲基乙醇胺)，然后再加入水性催干剂。树脂的粘度会随PH值的提高而增大，可适当加入去离子水调整粘度。3 可直接与颜填料一起研磨。但由于可使用的颜填料种类繁多，酸碱性各不相同，使用时应进行混溶性的测试。必要时，在加入颜填料前，需加入适量的氨水或三乙胺。成漆的PH值应调整到78。4 可加入甲醚化的氨基树脂烘烤固化，建议氨基树脂的加入量为5:110:1(固体:固体)。配漆要点配漆要点上海市涂料研究所上海市涂料研究所5 成漆须在弱碱性条件下保存。PH值的调整可

11、以使用氨水、三乙胺或N，N-二甲基乙醇胺。树脂的粘度会随PH值升高而增大。6 产品的粘度主要取决于PH值，储存过程中可能由于胺的挥发造成PH值降低，从而使粘度也随之下降。可通过补加少量氨水，使粘度恢复到初始状态。7 该树脂可用去离子水稀释，自来水经试验后也可以使用。能与醇醚类溶剂混溶。8 施工和配漆设备可以用水、碱性洗涤剂或丙酮清洗。配漆要点配漆要点上海市涂料研究所上海市涂料研究所自干型水性醇酸防锈底漆自干型水性醇酸防锈底漆上海市涂料研究所上海市涂料研究所配方用量(g)供应商61311591938.537香港劲辉8.5深圳海川化工33.54.5OMG1TEGO61930.5TEGO501BYK

12、1Rohm and Hass1Rohm and Hass1OMG1香港劲辉原料名称第一步 砂磨色浆水性醇酸STW-301(75%)氨水(25)去离子水乙二醇丁醚滑石粉CMS-555沉淀硫酸钡磷酸锌ZP-10防锈助剂Alcophor 827氧化铁红水性催干剂Octa-Soligen 421 Aqua消泡剂Foamex 810第二步 混合水性醇酸STW-301(75%)乙二醇丁醚氨水(25)消泡剂Foamex 810去离子水流平剂BYK-333流平剂RM-2020增稠剂RM-8W防结皮剂Anti Skin 0445防闪锈剂 瑞宝-60搅拌下慢慢加入第一步色浆水性醇酸铁红防锈底漆参考配方上海市涂料研

13、究所上海市涂料研究所底漆的制备方法如下：1 研磨色浆阶段（1）在分散釜中加入配方量的乙二醇丁醚和去离子水，在搅拌情况下慢慢加入水性醇酸树脂，使之稀释；然后加入氨水，调整PH值为78；（2）在搅拌情况下，慢慢加入配方量的Foamax 810和水性催干剂；（3）在搅拌情况下，慢慢加入配方量的CMS-555、沉淀硫酸钡、ZP-10、Alcophor 827和氧化铁红，然后用砂磨机进行研磨，直至细度小于30微米；（4）达到细度要求后，放出色浆，并用计量的去离子水分三次冲洗砂磨釜，并将该部分冲洗水用于后面的配漆中。2 混合阶段（1）在调漆釜中加入配方量的乙二醇丁醚和去离子水（包括研磨色浆阶段的冲洗水），

14、在搅拌情况下慢慢加入水性醇酸树脂，使之稀释；然后加入氨水，调整PH值为78；（2）在搅拌情况下，慢慢加入配方量的Foamax 810、BYK-333、RM-8W和RM-2020；（3）在搅拌情况下，搅拌下慢慢加入第一步色浆。（4）检测PH值，用氨水调整PH值为78，可加适量的去离子水调节粘度；（5）用80120目的滤网过滤，即得到水性醇酸铁红防锈底漆。上海市涂料研究所上海市涂料研究所水性醇酸铁红防锈底漆性能指标水性醇酸铁红防锈底漆性能指标项 目指 标施工性漆膜平整光滑、无针孔、流挂，涂刷两道无障碍容器中状态搅拌均匀无硬块，呈均匀状态对面漆的适应性对面漆无不良影响储存稳定性（50，15d）无沉降

15、细度，m50遮盖力，g/m280干燥时间（25）表干2 实干24耐冲击性，cm50附着力，级（划圈法）1柔韧性，mm1铅笔硬度BVOC含量，扣除水（g/L）303耐盐水，96 h表面无起泡、生锈及脱落现象耐盐雾，96 h表面无起泡、生锈及脱落现象上海市涂料研究所上海市涂料研究所7%ZP-101.4%Alcophor 827水性醇酸铁红防锈底漆（耐盐雾168h）空白上海市涂料研究所上海市涂料研究所自干型水性醇酸装饰性面漆自干型水性醇酸装饰性面漆上海市涂料研究所上海市涂料研究所原料实施例白色漆黑色漆中灰漆蓝色漆中绿漆黄色漆红色漆水性醇酸树脂40404040404040钛白粉30140.7 碳黑 3

16、0.2 中铬黄 5.316 华蓝 1.4 大红粉 5.5酞菁蓝 3 乙二醇丁醚6666666氨水（25）1.81.81.81.81.81.81.8421催干剂1.51.51.51.51.51.51.5BYK-1901.50.91.40.61.41.61.1BYK-3330.40.40.40.40.40.40.4RM-8W0.20.20.20.20.20.20.2RM-20200.40.40.40.40.40.40.4Foamex 8100.30.30.30.30.30.30.3去离子水53503556564349各色常温干燥水性醇酸面漆参考配方 上海市涂料研究所上海市涂料研究所常温干燥水性醇酸

17、白色面漆参考配方名称质量第一步 研磨色浆细度至20微米以下 水性醇酸树脂（75%）12乙二醇丁醚1.8去离子水23氨水，25%0.6消泡剂(Foamax 810，迪高化学公司)0.2水性催干剂（421，OMG公司）1.5润湿分散剂（BYK-190，毕克化学公司）1.5钛白粉（R595，杜邦公司）30冲洗水15第二步 混合 水性醇酸树脂（75%）28乙二醇丁醚4.2去离子水15氨水，25%1.2消泡剂(Foamax 810，迪高化学公司)0.1BYK-333（毕克化学公司）0.2RM-8W（罗门哈斯公司）0.2RM-2020（罗门哈斯公司）0.4搅拌下慢慢加入第一步色浆 上海市涂料研究所上海市涂

18、料研究所白漆的制备方法如下：白漆的制备方法如下：1 研磨色浆阶段研磨色浆阶段（1）在分散釜中加入配方量的乙二醇丁醚和去离子水，在搅拌情况下慢慢加入水性醇酸树脂，使之稀释；然后加入氨水，调整PH值为78；（2）在搅拌情况下，慢慢加入配方量的Foamax 810、水性催干剂和BYK-190；（3）在搅拌情况下，慢慢加入配方量的R595钛白粉，然后用砂磨机进行研磨，直至细度小于20微米；（4）达到细度要求后，放出色浆，并用计量的去离子水分三次冲洗砂磨釜，并将该部分冲洗水用于后面的配漆中。2 混合阶段混合阶段（1）在调漆釜中加入配方量的乙二醇丁醚和去离子水（包括研磨色浆阶段的冲洗水），在搅拌情况下慢慢

19、加入水性醇酸树脂，使之稀释；然后加入氨水，调整PH值为78；（2）在搅拌情况下，慢慢加入配方量的Foamax 810、BYK-333、RM-8W和RM-2020；（3）在搅拌情况下，搅拌下慢慢加入第一步色浆。（4）检测PH值，用氨水调整PH值为78，可加适量的去离子水调节粘度；（5）用80120目的滤网过滤，即得到水性醇酸白漆。上海市涂料研究所上海市涂料研究所水性常温干燥醇酸面漆主要性能指标水性常温干燥醇酸面漆主要性能指标项项 目目指指 标标漆膜颜色及外观颜色符合要求，漆膜平整光滑。细度，m20粘度，KU90-120不挥发物，35干燥时间/表干，h2 实干，h24附着力（1mm划格），级1弯曲

20、试验，mm1杯突试验，mm6抗冲击性，cm50铅笔硬度B光泽（600）85上海市涂料研究所上海市涂料研究所项项 目目指指 标标耐水性，360h不起泡、不脱落，允许轻微变色 耐盐水性，96h不起泡、不脱落，允许轻微变色 耐汽油性，150，6h合格耐H2SO4，3，15min合格耐HAc，5，15min合格上海市涂料研究所上海市涂料研究所0510152025300.200.240.280.320.360.40 HardnessTime(day)水性醇酸干燥性能上海市涂料研究所上海市涂料研究所0.00.20.40.60.81.01.21.41.66008001000120014001600 Visc

21、osity(mPa.s)Concentration of Octa-Soligen 421(%)水性催干剂对涂料粘度的影响上海市涂料研究所上海市涂料研究所0.00.30.60.91.21.575808590200600 Gloss(%)Concentration of Drier(%)催干剂对光泽的影响上海市涂料研究所上海市涂料研究所0510152025301.01.52.02.53.03.5 Viscosty(Pa.s)Time(day)水性醇酸漆储存过程中粘度的变化（40 30天）上海市涂料研究所上海市涂料研究所检验项目 检验结果STW 300 STW 301 说 明1表干,h 0.5 0

22、.5 1）3、4、5项目的养护期分24小时、48小时和72小时。2）表干、实干项目由仪器测试。3）第6项的测试分105和120。2实干,h 10 2.5 3冲击,cm （24h）50 50 冲击,cm （48h）40 40 冲击,cm （72h）40 40 4柔韧性,mm（24h）11柔韧性,mm（48h）11柔韧性,mm（72h）115附着力,级（24h）11附着力,级（48h）11附着力,级（72h）116重量固含量,%（105）40.1 40.3 重量固含量,%（120）39.4 39.2 水性醇酸清漆性能比较上海市涂料研究所上海市涂料研究所05101520250.00.10.20.30

23、.40.5STW300STW301 HardnessTime(day)水性醇酸面漆硬度变化曲线水性醇酸面漆硬度变化曲线上海市涂料研究所上海市涂料研究所 STW300STW301 时间（h）项目181300500181300500失光,级（失光率）3（35）3（31）2（18）2（21）2（23）1（15）变色,级（E）1（2.3）1（2.7)1（2.9)2（4.6）2（5.4）2（5.3）粉化,级000000开裂,级000000水性醇酸白色面漆耐人工老化实验结果水性醇酸白色面漆耐人工老化实验结果上海市涂料研究所上海市涂料研究所0100200300400500010203040506070809

24、0100BLACK RED Gloss 600（）Time（h）水性醇酸面漆耐人工老化实验结果水性醇酸面漆耐人工老化实验结果(红色面漆与黑色面漆，光泽变化）红色面漆与黑色面漆，光泽变化）上海市涂料研究所上海市涂料研究所施工配套方案1 水性醇酸防锈底漆/水性醇酸面漆2 水性丙烯酸防锈底漆/水性醇酸面漆3 水性环氧酯防锈底漆/水性醇酸面漆4 水性双组分环氧底漆/水性醇酸面漆5 水性醇酸防锈底漆/水性聚氨酯面漆6 常规油性底漆/水性醇酸面漆上海市涂料研究所上海市涂料研究所环氧酯铁红底漆，40um；醇酸白色面漆，40um。水性醇酸铁红底漆，40um；水性醇酸面漆，40um。500小时耐盐雾性能比较小时耐盐雾性能比较上海市涂料研究所上海市涂料研究所应用实例应用实例活动板房汽车底盘电机基座矿井中钢铁支架农用车辆船舶内舱港口机械钢铁结构：铁红防锈漆、各色醇酸瓷漆水电站厂房钢结构：铁红防锈漆、各色醇酸瓷漆储油罐外部：铁红防锈漆、各色醇酸瓷漆。上海市涂料研究所上海市涂料研究所上海市涂料研究所上海市涂料研究所上海市涂料研究所上海市涂料研究所上海市涂料研究所上海市涂料研究所