醇酸樹(shù)脂工藝流程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-26 17:33 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 及樹(shù)脂涂膜綜合性能好等特點(diǎn)。通常由多元醇和多元酸可以進(jìn)行縮聚反應(yīng)，所生成的縮聚物大分子主鏈上含有許多酯基（－COO－），這種聚合物稱(chēng)為聚酯。涂料工業(yè)中，將脂肪酸或油脂改性的聚酯樹(shù)脂稱(chēng)為醇酸樹(shù)脂（alkyd resin），而將大分子主鏈上含有不飽和雙鍵的聚酯稱(chēng)為不飽和聚酯，其它的聚酯則稱(chēng)為飽和聚酯。這三類(lèi)聚酯型大分子在涂料工業(yè)中都有重要的應(yīng)用。 甘油和苯酐的摩爾比按2︰3投料，則該體系的的平均官能度為：（23＋32）/（2＋3）＝，其Crothers 凝膠點(diǎn)為Pc＝2/＝,因此，若官能團(tuán)的反應(yīng)程度超過(guò)凝膠點(diǎn)，就生成體型結(jié)構(gòu)縮聚物。其結(jié)構(gòu)可表示如下：這種樹(shù)脂遇熱不融，亦不能溶于有機(jī)溶劑，具有熱固性，不能用作成膜物質(zhì)。所以制造醇酸樹(shù)脂時(shí)先將甘油與脂肪酸酯化或甘油與油脂醇解生成單脂肪酸甘油酯，使甘油由3官能度變?yōu)?官能度，然后再與2官能度的苯酐縮聚。此時(shí)體系為2－2線型縮聚體系，苯酐、甘油、脂肪酸按1:1:1摩爾比合成醇酸樹(shù)脂的理想結(jié)構(gòu)為： 上述大分子鏈中引入了脂肪酸殘基，降低了甘油的官能度，同時(shí)也使大分子鏈的規(guī)整度、結(jié)晶度、極性降低，從而提高了漆膜的透明性、光澤和柔韌性和施工性。若使用干性脂肪酸（或干性油），則在催干劑的作用下，可在空氣中進(jìn)一步發(fā)生氧化聚合、干燥成膜。第二節(jié) 合成原料醇酸樹(shù)脂的原料包括多元醇、多元酸、脂肪油或脂肪酸、催化劑、催干劑回流溶劑等。原料種類(lèi)不同, 對(duì)醇酸樹(shù)脂水分散性及漆膜性能影響也不同。 （1）多元醇，常用于合成水性醇酸樹(shù)脂的多元醇有甘油、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷、季戊四醇等。 （2）多元酸，主要為鄰苯二甲酸酐、間苯二甲酸酐、偏苯三酸酐等。脂肪油或脂肪酸作為單官能度單體, 可以明顯降低體系的平均官能度, 減少凝膠可能性。 （3）脂肪油(酸)，其加入量不同, 樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中柔性與剛性基團(tuán)比例不同, 最終影響樹(shù)脂性能。脂肪酸可以作為一元酸直接參與酯化反應(yīng)。脂肪油需要先與多元醇進(jìn)行醇解反應(yīng)。一方面是為了使多元醇和脂肪油形成均相體系, 有利于第二步的酯化反應(yīng)。 另一方面在醇解反應(yīng)完成后, 原來(lái)的三元醇轉(zhuǎn)化成為二元醇, 降低了酯化反應(yīng)的平均官能度, 提高了工藝的穩(wěn)定性。這樣在配方設(shè)計(jì)中通常將脂肪油分成甘油部分和脂肪酸兩部分, 實(shí)際上就是醇解工藝的體現(xiàn) 。 （4）催化劑，若使用醇解法合成醇酸樹(shù)脂，醇解時(shí)需使用催化劑。常用的催化劑為氧化鉛和氫氧化鋰（LiOH），由于環(huán)保問(wèn)題，氧化鉛被禁用。醇解催化劑可以加快醇解進(jìn)程，且使合成的樹(shù)脂清澈透明。％。聚酯化反應(yīng)也可以加入催化劑，主要是有機(jī)錫類(lèi)。如二月硅酸二丁基錫、二正丁基氧化錫等。 （5） 催干劑，干性油（或干性油脂肪酸）的“干燥”過(guò)程是氧化交聯(lián)的過(guò)程，該反應(yīng)由過(guò)氧化氫鍵開(kāi)始，屬連鎖反應(yīng)機(jī)理。通常催干劑又可再細(xì)分為兩類(lèi)：①主催干劑；②助催干劑 （6）回流溶劑，一般為二甲苯，在醇酸樹(shù)脂制備中，酯化反應(yīng)是關(guān)鍵，為使酯化完全，利用二甲苯與水形成共沸物的特性，用回流的方式將酯化反應(yīng)副產(chǎn)物水不斷的帶出。二甲苯與水分離后可以循環(huán)使用。第三節(jié) 合成工藝醇酸樹(shù)脂的合成工藝按所用原料的不同可分為（1）醇解法；（2）脂肪酸法。從工藝上可以分為（1）溶劑法；（2）融融法。融融法設(shè)備簡(jiǎn)單、利用率高、安全，但產(chǎn)品色深、結(jié)構(gòu)不均勻、批次性能差別大、工藝操作較困難，主要用于聚酯合成。醇酸樹(shù)脂合成主要采用溶劑法生產(chǎn)。溶劑法中常用二甲苯的蒸發(fā)帶出酯化水，經(jīng)過(guò)分水器的油水分離后重新流回反應(yīng)釜，如此反復(fù)，推動(dòng)聚酯化反應(yīng)的進(jìn)行，生成醇酸樹(shù)脂。第四節(jié) 醇酸樹(shù)脂配方設(shè)計(jì) 原料名分子式相對(duì)分子質(zhì)量豆油混合物900左右丙三醇C6H8O392鄰苯二甲酸酐C8H4O3148苯甲酸C7H6O21222. 配方的設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）配方設(shè)計(jì)的原則和理論基礎(chǔ)：在水性醇酸樹(shù)脂的配方設(shè)計(jì)中, 醇酸樹(shù)脂常數(shù)K, 油度OL, 醇超量r是三個(gè)重要的工藝參數(shù)。醇酸樹(shù)脂常數(shù)K 表示樹(shù)脂凝膠時(shí)的酯化程度,計(jì)算如下： 說(shuō)明：K=1意味著理論上酯化反應(yīng)可以進(jìn)行到100%；K1意味著理論上該醇酸樹(shù)脂體系不會(huì)發(fā)生凝膠化；K1則過(guò)早凝膠。 在官能團(tuán)非等當(dāng)量情況下，平均官能度f(wàn)avg =2未過(guò)量官能團(tuán)數(shù)/體系中分子總數(shù)一般，若以 nA表示羧基物質(zhì)量，n0表示反應(yīng)原料總物質(zhì)量，則 ，目前，有一種半經(jīng)驗(yàn)的配方設(shè)計(jì)方案，程序如下： 根據(jù)油度要求選擇多元醇過(guò)量百分?jǐn)?shù)，確定多元醇用量。油長(zhǎng)（％） ＞65 65－60 60－55 55－40
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