Page 44 - 《精细化工》2020年第6期

·1110· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

形成油包水（W/O）乳液，随着水含量的增加，部 影响，脂肪酸上双键含量越多、涂层干燥速率越快。
分油相被水相包围形成油包水包油(O/W/O)乳液。随 CHIPIUNKAR 等 [21] 采用葵花籽油酸（SAO）和
着水的进一步加入和搅拌剪切力的作用，O/W/O 结 精制葵花籽油（RSO）分别合成了水性醇酸树脂。结
构的液滴破裂，发生相反转形成水包油（O/W）型 果表明，采用 RSO 制得的水性醇酸树脂具有较好的
乳液。与内乳化法相比，外乳化法操作简单，制得 涂层干燥性、柔韧性、附着力和光泽度。通过气相
的醇酸树脂乳液有机溶剂含量低。强志华等 [12] 采用 色谱分析可知：相较于 SAO，RSO 中含有较多的亚
相反转法成功制备了水性醇酸树脂乳液，其制备过 油酸（见表 3），因此体系中含有较多的不饱和双键，
程见图 4。研究发现，当乳化剂十二烷基苯磺酸钠 有助于提高树脂的干燥性能。良好的附着力主要是
（SDBS）用量为醇酸树脂质量的 5%、乳化温度为 由极性酯键的存在引起的 [29] 。
50~60 ℃时，醇酸树脂的各项性能最佳。但由于醇
酸树脂疏水性强，通过外乳化法所制备的乳液稳定性 表 3 葵花籽油酸和精制葵花籽油的脂肪酸组成（均为质
较差 [20] 。同时，外乳化法在乳化时需要采用剪切分散 量分数） [21]
力较强的设备，因此，目前工业上主要采用的是内 Table 3 Fatty acid composition of sunflower seed oleic
[21]
acid and refined sunflower seed oil
乳化法。
脂肪酸类型 SAO/% RSO/%

软脂酸 7.5±0.2 7.9±0.4
硬脂酸 3.1±0.1 3.0±0.3
油酸 33.4±0.8 31.6±0.6

图 4 以 SDBS 为乳化剂通过外乳化法合成水性醇酸树脂 亚油酸 54.7±0.6 57.0±0.9
的示意图 其他 1.3±0.1 0.5±0.1
Fig. 4 Schematic diagram of the synthesis of water-borne
alkyd resin by external emulsification using SDBS
as emulsifier ROCHMADI 等 [30] 比较了不饱和双键改性棕榈
仁油与未改性棕榈仁油制备的水性醇酸树脂的性
能。结果表明，采用不饱和双键改性棕榈仁油制备
2 影响水性醇酸树脂性能的因素
的水性醇酸树脂性能更加优异。这是由于棕榈仁油
由于水性醇酸树脂合成过程中采用的原料种类 以硬脂酸为主，高度饱和，致其涂层干燥速度较慢；
较多，因此，影响水性醇酸树脂涂层性能的因素也 经不饱和双键改性后的棕榈仁油，分子结构中的双
相对较多，具体见表 2。 键提高了涂层的固化干燥速度 [31] ，涂层致密，耐水
性提升。
表 2 影响水性醇酸树脂性能的因素 2.2 多元醇对水性醇酸树脂性能的影响
Table 2 Factors affecting the properties of water-borne 多元醇也是水性醇酸树脂合成过程中的主要反
alkyd resins
应原料，对水性醇酸树脂的耐水解性、凝胶率等均
因素 对水性醇酸树脂性能的影响
有重要影响。水性醇酸树脂合成过程中常用的多元
脂肪酸 [21] 干燥性能
醇有三羟甲基丙烷（TMP）、聚乙二醇、季戊四醇等。
多元醇 [22] 耐水解性、凝胶率
其中，TMP 是应用最广的多元醇，其分子结构中含
亲水单体 [23] 水溶性
油度 [24] 干燥速率、水溶性、硬度 有多个羟基，在反应过程中会与脂肪酸、多元酸、亲
酸值 [25] 凝胶率、水溶性、相对分子质量 水单体上的羧基发生酯化反应，形成交联网络，进
醇超量 [26] 体系黏度、硬度 而影响涂层的耐水性。但当多元醇用量过多时，体
催干剂 [27] 干燥速率 系会发生过度交联，从而导致体系发生凝胶。KÜRT
等 [22] 以 TMP 和二氧化硅为原料制备了水性醇酸树
2.1 脂肪酸和植物油对水性醇酸树脂性能的影响 脂硅溶胶纳米复合涂层。结果表明，所制备的水性
脂肪酸和植物油是水性醇酸树脂合成过程中的 醇酸树脂具有较高的耐水解性能。这是由于 TMP 中
主要反应原料，常用的脂肪酸或植物油有豆油酸、亚 烃基支链的存在使得醇酸树脂在烃类溶剂中的溶解
麻油、蓖麻油等。在室温下脂肪酸或植物油分子链上 度增大，有利于改善其与共混剂的混溶性，同时由
的不饱和双键通过自由基机理发生氧化交联反应，从 于 TMP 结构上带有 3 个伯羟基，其上的乙基具有空
而使醇酸树脂固化成膜 [28] 。因此，脂肪酸或植物油 间位阻效应，可以屏蔽聚酯的酯基，减缓其在酸性
分子链的选择对水性醇酸树脂的干燥性能具有显著 条件下的醚化反应速度 [32] ，因此，其耐水解性提高。