Page 43 - 《精细化工》2022年第10期

第 10 期 鲍 艳，等: 耐磨型水性醇酸树脂的研究进展 ·1977·

由于其所采用的合成原料可再生，基本不依赖石油 1 水性醇酸树脂的合成
产业，因此，在环境问题日益凸显的今天具有得天
独厚的优势。另外，醇酸树脂成膜具有良好的柔韧 醇酸树脂的制备实质上是利用脂肪酸改性不饱
性、附着力、耐候性等特点，作为油漆、涂料等已 和聚酯，制备时发生的主要反应是多元醇的醇解反
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广泛应用于建筑、木器、要求不高的金属防腐等的 应以及多元醇和脂肪酸间的酯化反应 。QIN 等 [6]
表面涂装。然而，传统的醇酸树脂是以有机溶剂为 将三羟甲基丙烷（TMP）与亚麻籽油（LO）在 180 ℃
介质制备而成，有机溶剂的存在使原本环保性能优 下进行醇解反应，然后升温至 235 ℃引入间苯二甲
异的醇酸树脂易于产生可挥发性有机物（VOC），对 酸（IPA），制备醇酸树脂（AR），再通过控制温度
环境带来严重危害。环境保护的压力使水性醇酸树 在聚合物链上引入亲水基团，制备了水性醇酸树脂，
脂的研究越来越深入。20 世纪 80 年代末，研究者 其制备过程如图 1 所示。按照制备原料的不同，可
采用降低树脂黏度、增加剪切力的方法来制备醇酸 分为脂肪酸法和醇解法。脂肪酸法是利用脂肪酸与
树脂乳液；20 世纪 90 年代，研究者通过反相乳化、 多元醇、多元酸可互溶的优点，向反应容器中一次
亲水改性等方式来增加醇酸树脂的水溶性；21 世纪， 性加入原料，然后升温酯化来合成醇酸树脂；醇解
研究者从分子动力学的角度提出，当醇酸树脂具有 法是利用催化剂先将油脂和多元醇分解为不饱和脂
较低的相对分子质量与玻璃化转变温度时，醇酸树 肪酸甘油酯，然后加入多元酸进行酯化反应。由于
脂的黏度较低，完成反相乳化后会在固化干燥时形 反应过程中有水生成，因此，在传统的醇酸树脂制
成连续的醇酸树脂薄膜，可以保留醇酸树脂漆的优 备工艺中需采用有机溶剂以使生成的水不断被带
[1]
良性能，且不含溶剂 。 出，从而促进酯化反应过程不断向正向进行。为了
中国每年由于摩擦、磨损损失约 600 亿元，每 实现醇酸树脂的水性化，一般采取在反应结束后外
年因磨损造成的损失占国民生产总值的 4%。摩擦学 加乳化剂乳化的方法（外乳化法）或在反应后期向
在节能、环保及支撑新材料的发展中起到了不可替 醇酸树脂分子链上引入亲水性基团进行内乳化的方
代的作用。醇酸树脂作为主要的成膜物质，其涂膜 法（内乳化法）。
较软、耐磨性能欠佳等缺点限制了其在更多领域中
的应用。因此，如何提高醇酸树脂的耐磨性能也是
当今的一大需求。聚合物树脂的耐磨性能在很大程
度上是由涂层的机械性能和在基体上的附着能力决
定的。醇酸树脂中含有的大量极性基团能够与基体
产生良好的附着力。而如何提升醇酸树脂涂层的机
械性能是当今的研究重点。研究者通过改变制备过
程的工艺参数和引入改性材料，对醇酸树脂的耐磨
[2]
性能进行了大量的研究。HADZICH 等 采用亚麻籽
油和甘油作为原料制备了不同的醇酸树脂，研究了
氧化交联时间对醇酸树脂薄膜热力学性能、机械性
能和硬度的影响，性能比工业级醇酸树脂有较大的
[3]
提升；GUTOWSKI 等 采用异氰酸酯（MDI）改性
醇酸树脂，增加了涂层交联密度，制备出具有高强
度、高抗压的合金铸件黏合剂，固化后的抗压强度
可达 10~12 MPa，有效延长了醇酸树脂的使用时间；
[4]
MIKKONEN 等 以引入改性材料的方式，利用木质

纤维素增加其在醇酸树脂中的分散性制备出具有耐
[6]
图 1 醇酸树脂制备流程示意图
磨性能的硬质涂层。将其用于木材表面涂层可保护
Fig. 1 Flow chart of preparation of alkyd resins [6]
木器免受刮擦、磨损及化学腐蚀等。
基于此，本文从优化工艺参数对水性醇酸树脂 外乳化法也称为相反转法，其转变过程如图 2
[7]
耐磨性能的影响及改性材料对水性醇酸树脂耐磨性 所示 。向醇酸树脂中加入水，首先形成油包水
能的提升两方面，重点综述了提高水性醇酸树脂耐 （W/O）乳液，随着水含量的增加，油包水乳液逐
磨性能的方法及研究进展，并对耐磨型水性醇酸树 渐转变成水包油包水（O/W/O）乳液，当继续增加
脂今后的发展趋势进行了展望，以期为相关工作者 水含量，并通过添加表面活性剂，在剪切作用下，
[8]
提供借鉴与指导。 乳液滴发生破裂，并转变成水包油（O/W）乳液 。