飽和聚酯樹脂可以用在涂料上嗎？
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發(fā)布日期：2021-05-31
飽和聚酯樹脂可以用在涂料上嗎？
1、分子量和分子量分布
（1）樹脂的反應(yīng)過程特點(diǎn)
樹脂反應(yīng)屬縮聚過程，是逐步反應(yīng)過程，從單體分子相互作用生成縮合物，縮合物再與其他單體分子作用，同時(shí)縮合物之間也可以相互作用，所以反應(yīng)得到的高聚物(即樹脂)的分子量大小不一，再加之反應(yīng)過程中的隨機(jī)性，使生成物的分子量也是不可能整齊劃一，產(chǎn)物必然是各種分子量的混合物。
（2）樹脂分子量的特性
樹脂分子量不可能確定一個(gè)確切的分子量，它可能是10000，也是可能是只有1000，大部分是處于兩者之間，就是說由不同分子量的大分子的混合物所組成，樹脂分子量是影響樹脂溶液的粘度，同時(shí)也影響涂膜的性能，一般分子量越大，粘度也越大，從涂膜性能觀點(diǎn)，低分子部分是不希望的，而高分子部分不相稱的增加，也是不希望的。
（3）樹脂的平均分子量
樹脂的分子量是以平均分子量的形式，分子量的分布可以相差很大，也可能相差很小，如平均分子量為10000的樹脂，它可以由分子量為9500和10500之間的各種大小相差不大的樹脂分子組成，也可能由分子量從1000到10000間的大小，相差十分懸殊的樹脂分子組成，前者稱為窄分子量分布，后者稱為寬分子量分布。
（4）樹脂的分子量分布
樹脂的分子量有多種不同形式表示。其中主要有重均分子量(Mw)和數(shù)均分子量(Mn), Mw/ Mn廣泛地用作分布寬度的指數(shù)，Mw/ Mn 值愈大，分子量分布愈寬，其值愈小，分子量愈窄。所謂數(shù)均分子量即聚合物總重量除以高分子的總數(shù)所得到的分子量，所謂重均分子量是按照重量分布統(tǒng)計(jì)的平均分子量，只有在分子均一的情況下Mw與Mn才能相等。
（5）樹脂分子量和分子量分布特性
樹脂的分子量和分子量分布對(duì)樹脂性能的影響，直接影響到涂料配方的設(shè)計(jì)和涂膜的性能，從涂料固體分來說，最好使用低分子量的樹脂，因分子量愈小，粘度愈低，但對(duì)機(jī)械性能和耐久性來說，則要求用分子量高的樹脂，這兩者是互相矛盾的，在設(shè)計(jì)配方法時(shí)需要作一平衡，但是樹脂分子量大到某一程度時(shí)性能變化不會(huì)太大。
（6）樹脂分子量分布的寬窄的影響
分子量分布往往以Mw/ Mn的值表示，理想的值為1.7～2.1左右，同一平均分子量的情況下，分子量分布對(duì)樹脂性能影響非常大，如分子量分布太寬，往往就不能獲得理想的涂膜性能，因此樹脂分子量分布寬度對(duì)涂料性能起重要影響，往往是達(dá)到涂料令人滿意的性能關(guān)鍵。
2、樹脂玻璃化溫度
（1）樹脂數(shù)均分子量增加，當(dāng)達(dá)到高值時(shí)，Tg變化很小，基本恒定。
（2）樹脂分子量分布寬時(shí)，Tg偏低；分布窄，Tg增高。
（3）樹脂分布結(jié)構(gòu)中主鏈越柔順，Tg越低；主鏈越僵硬，Tg越高。
（4）樹脂側(cè)鏈上存在苯基組分，可使整個(gè)高分子鏈變得剛性而增高Tg，這主要是高分子鏈的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有關(guān)。
（5）樹脂與固化樹脂交聯(lián)后，可以使交聯(lián)產(chǎn)物的Tg上升，如交聯(lián)不足，對(duì)Tg影響不大，但交聯(lián)固化到某一程度后，Tg就急速上升。
3、樹脂的結(jié)晶性
從制造涂料的觀點(diǎn)來說明，具有明顯結(jié)晶傾向的高聚物，作為成膜物，一般是不合適的，因?yàn)椋?/span>
（1）樹脂會(huì)失去透明性，樹脂溶液中同時(shí)存在結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)，不同區(qū)域的折射率不同，樹脂發(fā)濁，透明度差變，有時(shí)往往會(huì)造成涂膜光澤的下降。
（2）結(jié)晶作用會(huì)使樹脂不溶于一般溶劑，只有極性強(qiáng)的溶劑，才能使樹脂溶解，在某些情況下，甚至強(qiáng)極性溶劑也是無效。
（3）結(jié)晶作用會(huì)使樹脂的軟化溫度提高，這一性質(zhì)對(duì)烘烤型涂料來說，能使涂料容易流平，而不易流掛。
由此可見，為了使合成樹脂適用于涂料，必須使樹脂減少結(jié)晶傾向，防止樹脂會(huì)形成結(jié)晶，影響涂料性能。
由于不少單體本身是結(jié)晶固體，所以在設(shè)計(jì)配方時(shí)要注意選擇和相互搭配。
4、關(guān)于樹脂羥基含量
樹脂羥基含量越高，說明涂料形成后，它的交聯(lián)密度越大，對(duì)漆膜的硬度保光性和耐溶劑性有利，在設(shè)計(jì)樹脂配方時(shí)線型樹脂宜將樹脂分子量做得大些，羥基含量相對(duì)低一些，使涂膜交聯(lián)度減少，對(duì)涂膜的柔韌性有好處，但支鏈型樹脂分子量一般比線型樹脂小，羥基含量相對(duì)高些，使涂膜有較高的交聯(lián)密度，對(duì)涂膜的硬度、耐溶劑性有利。
七、聚酯樹脂技術(shù)參數(shù)對(duì)涂膜性能的變化
1、 分子量
差 低 柔 韌 性 高 好
低 硬 度 高
差 耐溶劑性 好
差 抗劃傷性 好
差 耐鹽霧性 好
好 流 平 性 差
2、玻璃化溫度
好 低 柔 韌 性 高 差
低 硬 度 高
差 抗劃傷性 好
差 耐鹽霧 性 好
3、羥值
低 低 抗劃傷性 高 高
低 硬 度 高
好 柔 韌 性 差
差 耐鹽霧 性 好
八、聚酯樹脂與其他合成樹脂的搭配
1、與氨基樹脂搭配
類 別 搭配目的及用途 反應(yīng)基團(tuán) 固化條件 特 性
甲醚化 全甲醚化（氰特公司303首諾公司747） 用作固化樹脂，可單獨(dú)采用作卷材面漆及背面漆 -NCH2OCH3CH2OCH3 需添加強(qiáng)酸催化劑 提供很好的穩(wěn)定性極佳的柔韌性
部分甲醚化（氰特公司325首諾公司717） 用作固化樹脂，可與全甲醚化樹脂拼用作卷材面漆及背面漆 -NCH2OCH3H 無或少量酸性催化劑 提供高硬度，固化速度加快，耐候性好
2、與環(huán)氧樹脂搭配
類 別 搭配目的 適宜品種 特 性
高分子環(huán)氧樹脂型號(hào)1009（殼牌） 提高涂層的附著力及防腐蝕性 背面漆底 漆 優(yōu)良的防腐蝕性及硬度
3、與聚氨酯樹脂搭配
類 別 搭配目的 適宜品種 特 性
封閉型脂肪族聚氨酯樹脂BC-3175（德國(guó)拜爾公司）B-1358A（德國(guó)赫斯公司） 作為聚酯樹脂固化劑，也可以采用聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂合用，與聚氨酯樹脂拼用 面 漆背面漆 優(yōu)良的附著力、防腐蝕性和耐候性
九、聚酯樹脂主要幾種單體的性能
1、多元醇
品 名 性能特征
新戊二醇NPG 優(yōu)良的耐候性，酯化和固化時(shí)反應(yīng)快速良好的耐水性、耐化學(xué)性和抗污染性優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，淺的樹脂顏色，中等的樹脂粘度高的玻璃化溫度，良好的溶解度
2,2,4-三甲基-1,3戊二醇TMPD 不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，低溶液粘度，優(yōu)良的水解穩(wěn)定性、耐化學(xué)性中等的熱穩(wěn)定性，低的玻璃化溫度，中等的耐候性
1,4環(huán)己烷二甲醇CHDM 合成非常快，優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，樹脂色淺非常好的硬度，非常高的玻璃化溫度，中等的溶解度中等的耐候性
羥三乙酰基羥三甲基乙酰化物HPHP 優(yōu)良的耐候性，酯化反應(yīng)快速，優(yōu)良的水解穩(wěn)定性，優(yōu)良的耐化學(xué)性和抗蝕性，很好的柔韌性
2-甲基1,3丙二醇MPD 酯化反應(yīng)快速，低的樹脂粘度，淺的樹脂顏色產(chǎn)品穩(wěn)定性好，獨(dú)特的非結(jié)晶性良好的柔韌性、耐化學(xué)性和耐水性
2-丁基-2-乙基1,3丙二醇BEPD 樹脂溶液粘度低，優(yōu)良的溶解性非常優(yōu)良的水解穩(wěn)定性，酯化反應(yīng)快速耐化學(xué)性和耐腐蝕
1,6己二醇 非常好的柔韌性，提供溶解性，玻璃化溫度下降
三羥甲基丙烷TMP 很好的溶解度，形成支鏈結(jié)構(gòu)，硬度高，耐化學(xué)性能好，耐烘烤性好
2、多元酸
品 名 性能特征
鄰苯二甲酸酐PA 熔點(diǎn)低，能生成閉環(huán)內(nèi)酯存在低分子量樹脂，影響性能提高，特別是耐候性，但溶解性好
間苯二甲酸IPA 優(yōu)良的戶外耐外性，但熔點(diǎn)高≥300℃，較難操作，溶解較慢，反應(yīng)中成環(huán)酯的趨勢(shì)較小，形成分子量較大，使樹脂硬度高，玻璃化溫度高
對(duì)苯二甲酸TPA 具有很好的熱穩(wěn)定性，但由于溶解性不好，一般不直接使用而是用它的二甲酯，樹脂柔韌性好，硬度好
偏苯三酸酐MTA 在樹脂組份中可調(diào)整反應(yīng)官能度，使樹脂形成支鏈型結(jié)構(gòu)，提高涂膜性能(硬度)和反應(yīng)速度
已二酸AA 提供柔韌性，溶解性，但抗污染性較差，隨著用量增加，硬度下降，玻璃化溫度下降
1，4已烷二羥酸1，4CHDA 良好的硬度，伴有一定的柔韌性優(yōu)良的水解穩(wěn)定性，中等的溶解度優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，淺的樹脂顏色
十、聚酯樹脂的分子結(jié)構(gòu)與工藝的要求
樹脂的性能發(fā)揮除了設(shè)計(jì)出一個(gè)科學(xué)性的配方組分外，還應(yīng)該有一個(gè)合理性的工藝，兩者的結(jié)合，才能獲得一個(gè)預(yù)計(jì)的分子結(jié)構(gòu)和分子量分布，這樣才能具備理想的涂膜性能，對(duì)于聚酯樹脂來說，它的工藝條件應(yīng)該是：
1、整個(gè)工藝過程應(yīng)該是在不斷攪拌下進(jìn)行，其攪拌的速度要達(dá)到均勻，上下層充分翻動(dòng)，創(chuàng)造反應(yīng)物料有足夠的碰撞機(jī)會(huì)和沖擊能量。
2、工藝操作中的升溫過程一定要緩慢，切忌急速上升，并做到分階段保溫，使反應(yīng)按預(yù)計(jì)要求進(jìn)行，達(dá)到樹脂結(jié)構(gòu)有規(guī)則，生產(chǎn)批次之間質(zhì)量達(dá)到穩(wěn)定。
3、工藝操作步驟，按階段、程序分批投料，使樹脂結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)理想化，達(dá)到樹脂分子量向窄的方向發(fā)展，樹脂分子結(jié)構(gòu)按要求結(jié)合。
4、整個(gè)反應(yīng)過程，做到封閉嚴(yán)密，保證物料配比準(zhǔn)確無誤，塔頂溫度切勿超過，而造成物料跑出而失去原有的比例。
5、樹脂的終點(diǎn)指標(biāo)要嚴(yán)格控制，酸價(jià)和粘度是觀察樹脂的終點(diǎn)指標(biāo)的重要項(xiàng)目，是觀察反應(yīng)深度的尺度，達(dá)到指標(biāo)后一定要經(jīng)過真空工序，使反應(yīng)產(chǎn)物內(nèi)部低分子物盡可能排除，達(dá)到樹脂產(chǎn)物更加純凈、分子量分布更加合理。
6、選用原料的純度一定要保持高度純凈，原料純度不足，意味著原料中含有一定量的雜質(zhì)，雜質(zhì)的存在，除了加深樹脂顏色外，還可以使樹脂內(nèi)部存在異構(gòu)化產(chǎn)物，影響樹脂的性能向優(yōu)質(zhì)方向發(fā)揮。
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