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丙烯酸酯涂料

河北化工医药职业技术学院

毕业论文

丙烯酸酯涂料

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学号：

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专业：

应用化工技术专业

班级：

应化1204班

指导教师：

李森助教

化学与环境工程系

2014年12月18日

摘　　要

丙烯酸酯涂料的应用及发展

本文主要介绍了丙烯酸酯涂料的优缺点、主要品种、用途及发展趋势。

丙烯酸树脂涂料是由丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚合物制成的涂料，这类产品的原料是石油化工生产的，其价格低廉，用途广泛。

丙烯酸酯涂料由于性能优良，已广泛用于汽车装饰和维修、家用电器、钢制家具、铝制品、卷材、黏合剂和皮革等生产领域，其应用面广，是一种比较新的优质涂料。

虽然它的价格较高，但能提供坚韧的有伸缩性的薄膜，具有耐久不变色和优良的抗气候性能，特别是在明亮的阳光下。

它们对碱、油脂、湿气都有抵抗力，而且在使用后很短时间内就有很好的抗水性能。

丙烯酸酯能配成有光泽和耐久性好的保护性外层涂料，包括装饰材料，它取代了醇酸树脂的传统市场。

关键词：

丙烯酸酯,丙烯酸酯涂料,丙烯酸树脂的性能

目　　录

1.4丙烯酸酯涂料的优缺点........................................5

1.丙烯酸酯涂料简介

涂料是众多工业品的配套材料，涂料的使用使这些工业产品，如汽车、家具、建筑物、塑料制品等更加美观、耐用。

汽车不仅市交通工具，还要美观、大方、舒适；家具不仅要耐用，更要好看像件工艺品装饰房间。

在现在，随着人们生活质量的提高，涂料的作用越来越重要。

随着我制造业的迅猛发展，对涂料工业提出了更多、更高的要求。

世界涂料工业发展，正在本着力求符合绿色原则的方向发展，即经济﹑生态、能源、效率。

随着社会的发展和科技的进步，人们生活水平的不断提高，环境保护的意识逐渐增强，对资源的利用越来越珍惜，对涂装产品质量要求越来越高，多方面因素促进涂料工业朝着高性能、高保护、低污染、低消耗的方向发展。

因此，各行各业都必须向符合环保要求的方向发展。

进入90以来,世界涂料需求量以每年3%[1]速度递增,而涂料生产中所使用的有机溶剂,涂装成膜后挥发出大量的VOC,生成的O3在较低的浓度下就会对人体健康产生非常不利的影响。

因此为了人类的健康安全,应大力发展水性、高固体分和粉末等绿色环保型涂料。

其中丙烯酸酯涂料以其优异的性能，在市场上得以广泛应用。

近年来，丙烯酸酯涂料在一般工业涂料领域的应用日益扩大替代了不少惯用的醇酸型涂料。

1.1丙烯酸酯涂料的发展史

以丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯为主要原料的树脂成丙烯酸树脂，由丙烯酸树脂为主要基料的涂料属丙烯酸酯涂料.丙烯酸单体种类繁多，可以合成性能各异的树脂，已满住涂料的要求，现仍有新的丙烯酸酯单体面市，是丙烯酸酯涂料领域不断拓宽，新产品层出不穷。

在我国，20世纪60年代开始开发丙烯酸酯涂料，70年代开始广泛研究，80年代由于北京化工厂丙烯酸装置的投资，为我国丙烯酸酯涂料的发展创造了有利条件。

90年代，吉化和上海高桥的丙烯酸装置的投产，是我国丙烯酸酯涂料工业出现突飞猛进的发展。

到20世纪末，20年间我国丙烯酸树脂漆增长了20倍[2]。

近30多年来世界各国对丙烯酸酯涂料进行了全面开发，是丙烯酸酯树脂系列涂料继醇酸树脂涂料之后，成为有一类通用性很强的合成树脂涂料。

几十年前就有人预言，丙烯酸酯树脂在涂料中的地位，总有一天会超过醇酸树脂，现在这一预言早已成了现实。

在我国，丙烯酸酯树脂涂料已进入了涂料的各个应用领域。

丙烯酸酯树脂涂料首先是用于工业涂料，在汽车、飞机、家具、罐头、机械等领域得到广泛应用，而后在建筑物的内外墙装饰中丙烯酸酯乳胶漆不仅性能优异、易于施工应用，又是环境友好型涂料，必然成为内外墙主导品种。

随着塑料工业的发展，塑料制品日益增加，为了提高塑料物件表面的装饰和防护性，给丙烯酸酯涂料提供了另一应用领域[2]。

丙烯酸酯乳液型防腐蚀领域底漆的出现，标志着丙烯酸酯树脂涂料已进入金属防腐蚀领域，并使之水性化。

特种涂料或功能型涂料中，如海洋船舶的防污涂料、通讯用光导纤维涂料等中丙烯酸酯树脂均发挥优异作用。

丙烯酸酯涂料可用其它树脂进行改性，大大拓宽了丙烯酸酯涂料的应用领域。

与此同时，发展高性能丙烯酸酯涂料也成为一种发展趋势。

如有机硅改性溶剂性丙烯酸酯涂料，可以提高汽车面漆的耐擦伤性、耐酸雨性；全氟丙烯酸酯引进丙烯酸酯共聚物，进一步提高丙烯酸酯涂层的耐久性，降低表面能等。

由于丙烯酸酯单体的多变性，与其他涂料树脂很好的混溶性，已成为涂料工业中全能的通用型涂料。

1.2丙烯酸酯涂料的概念及主要性能

丙烯酸酯涂料是由丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚合物制成的涂料，这类产品的原料是石油化工生产的，其价格低廉，资源丰富。

为了改进性能和降低成本，往往还采用一定比例的烯烃单体与之共聚，如丙烯腈、丙烯酰胺、醋酸乙烯、苯乙烯等。

不同共聚物具有各自的特点，所以，可以根据产品的要求，知道出各种型号的涂料品种。

它们都有很多共同的特点。

丙烯酸酯涂料由于性能优良，已广泛应于汽车装饰和维修、家用电器、钢制家具、铝制品、卷材、机械、仪表电器、建筑、木材、造纸、黏合剂和皮革等生产领域。

其应用面广，是一种比较新的优质涂料。

1.3丙烯酸酯涂料的主要品种和用途

丙烯酸酯涂料按照成膜特点可分为热塑性丙烯酸酯涂料和热固性丙烯酸酯涂料。

热塑性丙烯酸酯涂料是由丙烯酸树脂溶于有机溶剂获得的，如清漆，磁漆，待溶剂挥发后，形成美观而美丽的涂膜。

热固性丙烯酸酯涂料则是通过自交联或与环氧树脂完成成膜过程，交联使漆膜变成巨大的网状结构，提高了涂膜多方面物理性能及防腐蚀和耐化学品的性能。

按照形态可分为溶剂型丙烯酸涂料，水性丙烯酸涂料及无溶剂型丙烯酸涂料。

1.4丙烯酸酯的优缺点：

丙烯酸酯涂料是一种比较新的优质涂料，很多人对于丙烯酸酯涂料具有正确的认识，丙烯酸酯涂料相对于其他醇酸涂料具有以下优点：

1.具有优良的耐候性能

2.保光性优良。

具有深邃的光泽和透明性

3.耐水性优良，耐酸碱优良

4.当底漆选择适当，具有良好的附着力。

但是丙烯酸酯涂料也有一定的缺点：

1.施工性能不好，流动展平性不良，透干性不好，涂料易流动。

2.耐溶性能差，容易溶胀。

3.相容性差，难以与其他树脂并用。

1.5丙烯酸脂涂料溶剂的选择

1.5.1溶解性

当物质溶于单一溶剂或混合溶剂中时，溶质分子之间的吸引力下降，溶剂分子渗透到溶质分子之间，最终把溶质分子包围起来，形成溶剂化层，这个过程就定义为溶剂化，它使溶质在溶液中达到分子水平的混合。

溶剂的溶剂化作用大小以及溶剂化过程需要的溶剂分子数量依赖于溶解度参数、偶极矩、氢键、极化度以及溶剂和溶质的分子尺寸。

溶剂-溶质混合物中溶剂分子的数目是由溶剂化程度所决定。

1.5.2挥发性

挥发性是选择溶剂的关键因素。

蒸发速率必须恰当，在这方面，不仅要考虑最初蒸发速率，而且还要考虑中间的和最终的蒸发速率，每一步都对干燥时间、流平、流挂、条痕、针孔和缩孔的性质影响。

挥发太快的溶剂趋向于涂料的流平不良，并可能诱发潮气凝结是漆膜发白，蒸发太慢的溶剂会引起干燥不足、硬化受阻、漆膜发黏或耐粘污性不良等类似问题。

最后，在蒸发到大气之后溶剂对涂料的固体结构的定向和性质也可能有强烈影响。

此外蒸发到大气之后的溶剂的大气光化学惰性随着环保要求的提高也越来越重要[3]。

1.5.3黏度

聚合物溶液中的溶剂组分以两种方式控制溶液的黏度，一是它对聚合物的分散作用、溶解能力、溶剂化效应，涂料用的大多数树脂是极性的，含有能形成氢键的基团如羟基或胺基等，这些基团的存在使得树脂分子之间倾向相互缔合作用，加入氢键接受型溶剂如酮、醚和酸类可以有效地降低溶液的黏度；溶剂对单个树脂分子的热力学体积有影响，如果溶剂-树脂分子之间的作用很强，树脂分子在溶液中伸展，树脂分子热力学体积增大，黏度高，如果溶剂-树脂分之间相互作用不大，则分子收缩，黏度较低。

倘若溶剂树脂分子相互作用太弱，溶液的相对黏度增加。

二是溶剂自身的黏度。

尽管这两种因素极大地影响着溶液的黏度，但人们常常不把溶剂的黏度作为影响因素，而是忽略不计。

虽然溶剂黏度的差别将导致溶液粘度的较大差别，但是溶剂化能力强的溶剂也使黏度较大下降，在配制任何一种涂料时，为使黏度满足产品规格的要求，总要考虑溶剂黏度及溶剂溶解能力这两项极其重要的因素。

1.5.4溶剂的易燃性

涂料用溶剂大多都是可燃性的，在一定浓度及温度范围内，涂料溶剂具有燃烧、爆炸的危险。

通常，溶剂的蒸气浓度有个上下限限制着燃烧和爆炸。

如果溶剂分压足够低，那么在燃烧中没有足够能量释放来保持蒸气、空气混合物高于体系的着火温度；如果溶剂分压足够高，则没有足够的空气使其燃烧或爆炸。

2.丙烯酸酯涂料性能的影响因素

根据查阅图书，了解到丙烯酸酯涂料的有关影响因素，他们是数值型男的影响，中和剂的种类以及交联剂的用量等方面。

1.树脂性能的影响

随着酸值的增加，树脂的水溶性逐渐增加，直至完全水溶。

但随着酸值的增加，涂膜变脆，附着力和冲击力强度下降。

因此应在满足树脂水溶性的前提下选择合适的酸值。

另外再合成水溶液型丙烯酸酯时，所选用丙烯酸丁酯的用量增加则涂膜的柔韧性、光泽、冲击强度等性能提高，但硬度下降。

如增加丙烯酸甲酯、苯乙烯等单体的量，则涂膜的硬度增加，但柔韧性和冲击强度等下降。

因此可通过调节单体配比来获得较满意的数值，从而获得满意的水溶液型丙烯酸酯涂料。

2.中和剂的种类和用量的影响

常用的中和剂有氨水、三乙胺、三乙醇胺和N,N-二甲氨基乙醇（DMEA）。

氨水和三乙胺容易挥发，常导致树脂溶液的PH值下降，影响树脂的稳定性，使贮存期变短。

三乙醇胺对固化反应有阻滞作用，使固化温度升高，且残留物使涂膜泛黄。

而且DMEA作中和剂制备的水溶性树脂稳定性较高，贮存期较长，而且成膜温度低，固化后涂膜的耐水性和耐汽油性都较好，因此DMEA是较为优良的中和剂，但价格较贵。

中和剂的用量取决于酸性单体的含量。

为保证树脂有优良的水溶性和稳定性，以中和到体系成微碱性为宜[4]。

3.交联剂用量对涂膜性能的影响

交联剂用量加大，涂膜的硬度提高。

交联完全后，增加交联剂的用量，无助于提高涂膜的硬度。

3.丙烯酸酯涂料的现状与未来的发展前景：

现状：

经过50多年的应用，丙烯酸酯涂料得到了长足的发展，在工业发达的国家中，丙烯酸酯的产量已经位居合成树脂的第二位，如美国在1987年用于涂料的丙烯酸酯消费量就达到24吨，我国的丙烯酸酯就发达速度而言是高的，但与其他相比还是微不足道。

到目前为止，丙烯酸酯涂料的最大应用市场是轿车涂装，建筑涂装，其他如家电，铝制品、仪器仪表、纺织品等。

在工业防腐蚀的涂料中，丙烯酸酯涂料并未发挥其特长，随着热固性丙烯酸酯涂料的发展，在丙烯酸酯侧链可以引入羟基或者羧基交联成热固性涂膜，提高性能。

由于丙烯酸酯涂料色浅，户外耐候性佳耐热性好，开始在户外钢结构中得到应用。

未来发展趋势：

丙烯酸酯涂料已经进入了涂料的各个应用领域。

丙烯酸酯涂料首先用于工业涂料，在汽车，飞机、家具、罐头等领域得到广泛应用[5]。

而后在建筑物的内外墙装饰中丙烯酸酯涂料不仅性能优异，易于施工应用，又是环境友好型涂料，必然成为内外墙的主导品种。

特种涂料或者功能性涂料中，如海洋船舶用的船体防污涂料、通讯用的管道纤维涂料中丙烯酸酯涂料发挥了优异的作用。

丙烯酸酯单体可以制备各种形态的涂料，首先是溶剂型涂料问世，随着环保型涂料的问世，水性涂料，粉末涂料成为发展趋势。

丙烯酸酯涂料可用其他树脂进行改进，大大拓宽了丙烯酸酯涂料的应用领域，与此同时，发展高性能丙烯酸酯涂料逐渐成为一种发展趋势，例如有机硅改性溶剂型丙烯酸酯涂料，可以提高汽车面漆的耐擦伤性，耐酸雨性；由于丙烯酸酯单体的多边形，与其他涂料用树脂很好的混溶性，已经成为涂料工业中全能型的树脂涂料。

业内专家分析，我国的丙烯酸酯涂料的发展总体上说与国际发展的趋势是一致的，以保护环境为原则，遵循着向水性化，多功能化和高性能发展。

随着我国改革开放的不断发展以及绿色环保的观念不断深入人心，对于环境越来越重视，丙烯酸酯涂料中的水性涂料以在施工中无火灾危险；无毒；工件除油、除锈、磷化等处理后，可不完全干燥即可施工；涂装的工具可用水进行清洗；可采用电沉积法涂装，实现自动化施工，提高工作效率；用电沉积法涂出的涂膜质量好，没有厚边、流挂等弊病的强有力的优点被人们所重视。

总结

综上所述，涂料企业的产品技术性能日趋一致。

企业实现差别化战略困难较大。

另外，很多企业都忽视了自主技术创新。

但值得庆幸的是，我国涂料产品市场发展潜力很大，存在着很大开发空间。

企业更应把握技术创新，才能使产品在行业中保持领先地位，提高企业的竞争能力。

增加企业的经济效益。

随着我国国家的不断强大，人们对环保意识的逐渐增强，环保型涂料必将受到越来越多人的追捧，而丙烯酸酯涂料业必将迎来更广阔的发展空间。

参考文献

[1]申欣，王春芙.（青岛科技大学与分子工程学院）2003（6）

[2]汪长春，包启宇.丙烯酸酯涂料[M].北京：

化学工业出版社2005（4）

[3]武利民.涂料技术基础[M].北京：

化学工业出版社1999（10）

[4]仓理，彭德厚.涂料工艺[M].北京：

化学工业出版社2009

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[5]武利民，李丹.现代涂料配方设计[M].北京：

化学工业出版社2000（3）

致谢

本论文是在李森老师的亲切关怀和悉心指导下完成的，他严肃地科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。

老师不仅在学业上给我悉心指导，还在思想上生活上给我无微不至的关怀，在此向老师致以诚挚的感谢和崇高的敬意。

我还要感谢在一起度过论文的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个个困难，直至本文的结束。

最后，再次对关心和帮助我的老师和同学表示衷心的感谢。

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