Page 46 - 《精细化工》2022年第10期

·1980· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

NAIK 等 [34] 利用大豆脂肪酸合成了大豆脂肪酸 3.1 丙烯酸树脂改性对水性醇酸树脂耐磨性能的
基超支化醇酸树脂，通过与异氰酸酯混合制备了高 影响
固含量的超支化聚合物，结果表明，通过大豆脂肪 丙烯酸树脂由于容易水性化、性能优异、选择
酸处理后制备的超支化醇酸树脂具有更大的交联密 范围广，成为水性醇酸树脂的主要改性材料，其能
度、更加紧凑的空间结构，用作涂层时具有更好的 够 提高醇酸 树脂水溶 性、提高 涂层硬度 。
耐磨效果，而且成膜后涂层表面光泽优于传统醇酸 HEISKANEN 等 [41] 通过丙烯酸酯类单体（甲基丙烯
树脂。因此，通过调节合适的物质的量比及支化度 酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸）与不饱和醇酸
是在保证表面光泽的前提下提升涂层硬度和耐磨性 树脂间的自由基乳液聚合，使醇酸树脂脂肪酸上的非
能的有效方法。JOVIČIĆ 等 [35] 利用三羟甲基丙烷和 共轭不饱和双键和丙烯酸酯类单体的双键发生共聚反
二羟甲基丙酸合成超支化聚酯，然后利用蓖麻油作 应，制备了不同比例的醇酸-丙烯酸组分杂化乳液。
为脂肪酸对超支化聚酯进行了改性，蓖麻油脂肪酸 SHUI 等 [42] 将甲 基丙烯酰氧 乙基三甲基 氯化 铵
中软链段的存在使超支化醇酸树脂的玻璃化转变温 （DMC）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯
度降低。另外，蓖麻油脂肪酸中呈顺式结构的不饱 （BA）、羟甲基丙烯酰胺（HAN）与醇酸树脂及异
和键使蓖麻油分子间的振动和弯曲比超支化聚合物 丙醇（IPA）利用机械作用混合，然后发生相反转形
中的其他部分更容易，从而提高了醇酸树脂的物理 成水包油乳液，通过静电排斥作用制备了稳定的阳
性能。尽管超支化醇酸树脂具有较好的性能，但其 离子聚丙烯酸酯杂化乳液，具体改性过程如图 4 所示。
制备工艺较复杂、产品稳定性差。这是超支化聚合 结果表明，当醇酸树脂和丙烯酸树脂的质量比
物研究者共同面临的问题 [36] 。 为 7∶3 时，涂层表面光滑度最高，干燥速率最快。
综上所述，影响水性醇酸树脂耐磨性能的因素 通过对不同质量比的醇酸-丙烯酸杂化乳液进行表
众多，原料的选择是从分子结构上对醇酸树脂进行 征，可以观察到，丙烯酸树脂与醇酸树脂之间的协
调控，通过酯化反应和接枝反应改变醇酸树脂大分 同作用使制得的醇酸-丙烯酸杂化乳液具有超越两
子的官能团、聚合度、相对分子质量等，进而提升 者的优良性能，涂层表面光滑度更高。在耐磨机理
醇酸树脂的性能；油度是通过改变醇酸树脂中柔性 中，表面越光滑意味着表面粗糙度越小，抗疲劳磨
链段的含量，调节醇酸树脂成膜后的硬度，以提高 损能力越强。
醇酸树脂的耐磨性能；酸值是酯化反应完成程度的 DZICZKOWSKI 等 [43] 探究了丙烯酸树脂和醇酸
指标之一，也是后期醇酸树脂水性化程度的指标之 树脂间的接枝反应原理，发现对于油度<40%而>60%
一，决定着醇酸树脂的交联密度和水溶性，影响醇 的醇酸树脂，丙烯酸树脂与醇酸树脂无论是在主链还
酸树脂成膜后的机械性能；碘值代表体系中不饱和 是侧链上的双键间都不会发生接枝，且醇酸树脂与丙
键的数量，决定着涂层固化后的交联程度，影响涂 烯酸树脂质量比的改变会影响到杂化乳液的相对分
层的硬度和耐磨性能；制备方法与乳化方式的改变 子质量、酸值和稳定性等。从图 5 可以看出，随着丙
也会对醇酸树脂的耐磨性能产生影响，但提升幅度 烯酸用量的增加，涂层的抗冲击性呈现出先上升后下
较小。虽然各因素所带来的具体影响有所差异，但 降的趋势。基于此，作者通过适当增加丙烯酸树脂用
最终都会导致耐磨性能的变化。因此，在开发耐磨 量来增强涂层的附着力，通过提升杂化乳液的相对分
型水性醇酸树脂时应综合考虑各种因素所带来的影 子质量，来增加涂层的黏度，提升涂层的硬度，进而
响，而非片面调整。 对涂层的耐磨性能产生影响。
3.2 环氧树脂改性对水性醇酸树脂耐磨性能的影响
3 功能材料改性对水性醇酸树脂耐磨性能 环氧树脂具有较好的热稳定性、优良的机械性
的影响 能、低的 VOC、快的干燥速率等特性 [44] ，在改性醇
酸树脂中得到了广泛应用。环氧树脂改性醇酸树脂
由上述影响水性醇酸树脂耐磨性能的诸多因素 的常用方法有两种：物理共混法和化学改性法。这
可知，通过调整工艺可以提升水性醇酸树脂的耐磨 两种方法相同之处均是对环氧树脂先进行酯化，然
性能，但效果有限，难以符合现在涂料领域对醇酸 后对醇酸树脂进行改性。不同之处在于物理共混法
树脂越来越高的要求。因此，在调整工艺的同时， 中环氧树脂与醇酸树脂之间的相互作用较弱，化学
采用具有优异耐磨性能的其他材料改性醇酸树脂成 改性法中环氧树脂与醇酸树脂之间存在强化学键。
为当今涂料的一大发展趋势。现有常用于醇酸树脂 采用化学改性法对环氧树脂进行开环反应，接枝到
改性材料主要包括丙烯酸树脂 [37] 、聚氨酯 [38] 、环氧 醇酸树脂分子链上，以增强醇酸树脂涂层的耐磨性
树脂 [39] 、纳米纤维素 [40] 、无机纳米粒子等。 能 [45] ，如图 6 所示。