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随着工业的日益发展, 改性树脂材料研究越来越受到人们的关注, 丙烯酸树脂具有透明度好、色泽光亮、耐腐蚀、附着力好、韧性好等特点, 在涂层材料中使用较多。然而在特定环境下, 普通丙烯酸树脂的使用存在一定的性能缺陷, 主要在机械性能、抗污性能、硬度、耐腐蚀等方面表现不佳, 影响了丙烯酸树脂的发展与应用。近年来, 随着科技的发展, 环保要求不断提高, 改性丙烯酸树脂成为环保材料的重要选择。国内外研究者进行了相关研究, 在有机硅改性、有机氟改性、聚氨酯 (PU) 改性、环氧改性、有机氟硅改性、纳米材料改性等方面都取得了较好成果。
丙烯酸树脂热塑性较好, 主要为线性分子, 聚合物基本无交联网状结构, 而耐水性、抗污性、耐高低温性等较差, 使其在很多领域应用受限。有机硅有键能较高的硅氧键, 具有稳定性好、表面能较小、分子体积大、耐腐蚀性好、抗污性及抗化学腐蚀性好等特点。用有机硅对丙烯酸树脂进行改性能提高后者的耐水、抗污、耐候等性能, 应用范围涉及印花、黏合剂、皮革修饰、汽车面漆等领域。
有机氟单体链中含有C—F基团, 从而使有机氟丙烯酸单体具有良好的疏水性和疏油性[6]。同时丙烯酸酯与有机氟丙烯酸酯聚合物具有良好的相容性。在丙烯酸树脂共聚物中引入含氟单体, 得到的有机氟改性丙烯酸树脂聚合物既有丙烯酸酯聚合物优异的成膜性能, 也具备含氟共聚物良好的稳定性、疏油性、疏水性等, 有效改善了树脂涂膜的表面特性。因此, 氟改性丙烯酸树脂具有较强的耐化学性, 优异的耐水、抗污、耐油性和良好的成膜性、黏结性和柔韧性等, 广泛应用于汽车、建筑、船舶、军工等高科技领域[7]。
聚氨酯具有良好的耐寒性、耐化学品性、黏结强度等, 将聚氨酯与丙烯酸树脂进行复合改性, 可使涂膜克服丙烯酸酯耐高低温、耐溶剂性差等问题, 兼具聚氨酯和丙烯酸的优良性能, 可广泛应用于汽车轮毂、胶黏剂、油墨、建筑涂料等领域。
环氧树脂黏附性好、强度高, 然而其户外耐候性稍差。常见的环氧改性丙烯酸酯的方法主要有接枝共聚法和酯化共聚法。改性后的丙烯酸树脂膜可兼具较好的耐候性、光泽性、耐腐蚀性、热稳定性、耐化学性等。改性后的树脂乳液可应用于金属表面涂膜处理、塑料表面处理等。
用氟硅改性阳离子丙烯酸树脂, 使用甲基丙烯酸六氟丁酯、乙烯基三丙氧基硅烷2种功能单体改性, 研究了2种功能单体的加入比例对电泳漆膜和树脂性能的影响。当w (有机氟单体) 、w (有机硅单体) 均为9%时, 可改善电泳漆膜的疏油性和疏水性。漆膜对二碘甲烷的接触角达到96.3°, 水接触角为106.4°, 光泽度为94.8°。氟硅单体的加入还表现出较好的性价比与耐污性。
粒径在1～100 nm的粒子具有独特的量子尺寸效应、小尺寸效应、界面效应等, 从而表现出光吸收作用、强化学活性、热稳定性等。将化学试剂改性的纳米粒子添加到丙烯酸树脂中, 可增加丙烯酸乳液的流变性, 进一步给予材料导电、吸收波、自清洁、抗静电、抗菌、隐身等特殊性能, 这已成为近年来国内外研究的热点。
丙烯酸树脂作为涂膜的基本材料, 应用范围广泛, 研究者通过对丙烯酸树脂的改性研究, 优化了丙烯酸树脂在民用、军用等领域的使用范围, 提高了其性能。在未来的发展中, 改性丙烯酸树脂将沿着可持续发展的道路, 不断向多功能、环保化、特殊化等方面发展。在不断改善性能的同时, 环保生产及应用将是最终研究方向。
[1]倪丽杰, 杨振, 权衡.环保型有机硅改性聚丙烯酸酯黏合剂的制备[J].印染, 2012, 38 (21) :1-4.
[2]杨少艳, 赵振河.有机硅改性聚丙烯酸酯粘合剂的合成及性能表征[J].有机硅材料, 2014, 28 (3) :162-166.
[3]王娴娴.有机硅改性丙烯酸聚氨酯涂料的制备[J].上海涂料, 2017, 55 (5) :9-12.
[4]CAI Chenting, XU Zhihua, NIU Xiling, et al.Preparation of water-tolerant UV-curable SixOy (OH) z/PA aqueous dispersion films[J].Industrial&Engineering Chemistry Research, 2013, 52 (43) :15 124-15 130.
[5]SHEN Yazhen, DU Changwen, ZHOU Jianmin.Aqueous polyacrylate/poly (silicone-co-acrylate) emulsion coated fertilizers for slow nutrient-release application[J].Journal of Applied Polymer Science, 2014, 131 (12) :369-374.
[6]邓瑾妮, 郝国庆, 郑朝晖, 等.具有“伞形”结构的短氟碳链含氟丙烯酸酯聚合物的制备及拒水性能[J].高分子材料科学与工程, 2016, 32 (5) :11-17.