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新聞資訊 丙烯酸樹脂在涂料行業(yè)中扮演著至關(guān)重要的角色。它們有助于在許多丙烯酸樹脂涂料配方中實現(xiàn)最佳性能、耐久性和美觀度。其獨特的性能組合使其成為各種應(yīng)用中不可或缺的一部分。
目前市場上有各種各樣的丙烯酸樹脂涂料，它們基于不同的化學(xué)性質(zhì)、分子量和功能改性。因此，為您的特定應(yīng)用選擇合適的丙烯酸樹脂可能頗具挑戰(zhàn)性。
在本指南中，我們將解析丙烯酸樹脂如何成為配方師的有力選擇。我們還將討論選擇合適丙烯酸樹脂時需要考慮的關(guān)鍵因素，以幫助您針對特定應(yīng)用做出明智的決策。
什么是丙烯酸樹脂？
定義
丙烯酸樹脂是涂料行業(yè)使用的合成聚合物。它們作為粘合劑，構(gòu)成丙烯酸涂料和油漆配方的基料。它們在硬度、柔韌性和耐久性之間實現(xiàn)了極佳的平衡。這使得丙烯酸涂料和油漆適用于建筑涂料、工業(yè)涂料、汽車涂料和裝飾涂料。
化學(xué)結(jié)構(gòu)
丙烯酸樹脂是一種含有丙烯酸單體的聚合物材料。這些聚合物衍生自丙烯酸、甲基丙烯酸或其酯。它們可以通過引入不同的化學(xué)基團（R基團）進行功能化。
其他丙烯酸酯單體也可以加入聚合物鏈中。它們有助于實現(xiàn)不同的性能或降低成本。丙烯酸酯的分子結(jié)構(gòu)可以是線性、支鏈或交聯(lián)的。
典型性能概況
丙烯酸樹脂在涂料行業(yè)中的性能包括：
有溶液、分散體或固體形式
良好的耐化學(xué)性和耐光化學(xué)性
Tg（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）
平均分子量和分子量分布
優(yōu)異的透明度和保色性
卓越的抗紫外線輻射和環(huán)境退化能力
對各種基材具有良好的附著力
具有出色的抗黃變、抗粉化和抗開裂性能
可溶于水基 和 溶劑基體系
這些參數(shù)會影響樹脂的粘度和分散性等性能，也可能影響最終丙烯酸涂層/薄膜的柔韌性和硬度等性能。
丙烯酸樹脂的種類
純丙烯酸樹脂
這些僅含有丙烯酸單體。每個單體上可能有不同的官能團（R基團）。最常見的包括：
簡單的氫原子，導(dǎo)致聚合物中存在羧基。
非反應(yīng)性基團，例如僅含有碳和氫的烷基鏈。這些基團可以防止與其他化合物發(fā)生反應(yīng)，從而提高樹脂的耐化學(xué)性。
反應(yīng)性基團含有羥基，可與異氰酸酯或三聚氰胺發(fā)生反應(yīng)。有些反應(yīng)性基團含有縮水甘油基（環(huán)氧基團），可與胺和羧酸發(fā)生反應(yīng)。這些基團使聚合物鏈之間形成鍵合，從而形成更堅固的聚合物材料。
它們會影響樹脂的性質(zhì)、應(yīng)用以及最終獲得的丙烯酸涂層/薄膜的性能。氫鍵官能化和羧基的存在可以提高其在基材上的附著力。大量的羧基也有助于樹脂在水中的溶解。為了獲得具有特定性能的樹脂或降低其成本，可以將不同的單體加入到丙烯酸聚合物中。
復(fù)合丙烯酸樹脂
苯乙烯是最常用的單體，由此生成的樹脂被稱為苯乙烯-丙烯酸樹脂。苯乙烯單體比丙烯酸單體便宜得多。眾所周知，苯乙烯-丙烯酸樹脂可以提高耐水性和耐堿性，并提高硬度。然而，苯乙烯-丙烯酸樹脂經(jīng)常會變黃和粉化。這些嚴(yán)重的問題降低了它們的潛在應(yīng)用價值。
復(fù)合丙烯酸樹脂的子類型
在我們的倉庫中，有多種丙烯酸聚合物和共聚物， 選擇您所需的丙烯酸樹脂類型，用于您的丙烯酸涂料配方。輕松下載技術(shù)資料并索取樣品。
丙烯酸樹脂的三種主要形式
丙烯酸樹脂有三種不同的形態(tài)：熱塑性樹脂、交聯(lián)樹脂和乳膠樹脂。每種形態(tài)都有其獨特的特性、功能和用途，使其各有千秋。下面我們將分別解釋丙烯酸樹脂的不同形態(tài)。
熱塑性丙烯酸樹脂
構(gòu)成樹脂的聚合物不含任何反應(yīng)性基團。因此，聚合物鏈未交聯(lián)。為了改善不同聚合物鏈之間的相互作用，通常使用高分子量聚合物。熱塑性樹脂通常會軟化，并可隨著溫度升高而重新成型。這一特性使其成為某些工業(yè)工藝的理想選擇，例如：
注塑成型，
壓縮成型，或
擠壓
下面給出的是熱塑性樹脂的物理形態(tài)、功能、特性和應(yīng)用。
| 熱塑性丙烯酸樹脂 | |
| 物理形態(tài) | 可制成小珠、薄片、高固含量、粘稠溶液或分散體 |
| 功能化 | 丙烯酸單體上無反應(yīng)基團 |
| 特性 | 耐水、耐黃變、保光、快干、耐堿性、附著力佳 |
| 應(yīng)用 | 油墨、需要金屬保護的外部應(yīng)用以及粘合劑 |
交聯(lián)樹脂
交聯(lián)樹脂可以通過固化來促進不同聚合物鏈之間的化學(xué)相互作用。固化可以形成更復(fù)雜的聚合物結(jié)構(gòu)和更堅固的材料。固化可以在不同的條件下進行，主要取決于聚合物中存在的活性基團。
在活性基團存在的情況下，丙烯酸樹脂可以交聯(lián)。這些基團允許兩種不同的聚合物鏈之間相互作用。這可以在特定溫度下或在紫外線照射下發(fā)生。也可以添加催化劑來促進和加速化學(xué)反應(yīng)。
我們可以區(qū)分兩種類型的交聯(lián)體系：
外部交聯(lián)樹脂
它們需要固化劑，一種能與聚合物發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)。在這種情況下，R基團通常是羥基官能化的鏈。它允許與三聚氰胺或異氰酸酯固化劑發(fā)生反應(yīng)。這種配方（樹脂+固化劑）可以在它們已經(jīng)混合的情況下提供，如下所示：
雙組分系統(tǒng)（2K）
單組分系統(tǒng) 1K
雙組分涂料尤其適用于無法在烤箱中加熱的情況。單組分涂料中，異氰酸酯固化劑可以被“封閉”，或在室溫下不發(fā)生反應(yīng)。樹脂固化僅在烤箱中較高溫度下進行（烘烤涂料）。
羧基也存在于交聯(lián)樹脂的聚合物鏈上或以游離丙烯酸的形式存在。它們可以作為固化反應(yīng)的催化劑，并提高涂層附著力。此外，其他固化劑（例如環(huán)氧樹脂）可以與羧基發(fā)生反應(yīng)。這些交聯(lián)丙烯酸樹脂可以存在于溶劑相中，但如果聚合物中的羧基數(shù)量足夠多，它們就可以溶于水。在這種情況下，它們通常被稱為水稀釋性樹脂。在水性體系中，還可以添加助溶劑以提高樹脂的相容性。
最后，還提供熱固性丙烯酸樹脂乳液。乳液通常具有以下特性：
與水稀釋型產(chǎn)品相比，相同粘度下固體含量更高，
耐堿性通常更好，因為它們需要較少的羧基
自交聯(lián)樹脂
丙烯酸樹脂有自交聯(lián)版本（溶劑型或水性）。共聚物結(jié)構(gòu)中的一些R基團是封閉型酰胺基（烷氧基甲基丙烯酰胺），例如N,N-雙丁氧基甲基酰胺。在固化過程中，它們與共聚物上的羥基發(fā)生反應(yīng)，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。固化通常在高溫烘箱中進行。
與使用固化劑交聯(lián)的樹脂相比，自交聯(lián)樹脂具有：
硬度增加
光澤度，以及
耐化學(xué)性
下面給出的是交聯(lián)丙烯酸樹脂的物理形式、功能、特性和應(yīng)用。
| 交聯(lián)樹脂 | |
| 物理形態(tài) | 可用作溶劑溶液、水稀釋劑、水分散體 |
| 功能化 | 丙烯酸單體上的反應(yīng)基團（羥基、羧基） 固化劑的存在（環(huán)氧樹脂、三聚氰胺、異氰酸酯） 與功能化特定基團（烷氧基甲基丙烯酰胺）自交聯(lián) |
| 特性 | 優(yōu)異的機械強度、良好的耐久性、耐候性、耐化學(xué)性、柔韌性、光澤保持性、硬度增加 |
| 應(yīng)用 | 工業(yè)（汽車、OEM、罐頭涂料）、烘干涂料、家電和白色家電 |
丙烯酸乳液
溶劑型丙烯酸樹脂中，樹脂溶于溶劑或溶劑混合物中。而水性樹脂則在水中配制而成。乳液是一類非常特殊的水性樹脂。乳膠是丙烯酸樹脂的乳液，一旦水分蒸發(fā)，就會變得防水。
丙烯酸乳液是丙烯酸聚合物顆粒在水中的乳液。有些丙烯酸乳液可以與固化劑交聯(lián)。聚結(jié)是乳膠獲得漆膜或涂層的主要機制。
施工后，將乳膠晾干，水分蒸發(fā)。聚合物顆粒相互接觸、相互作用并聚結(jié)形成連續(xù)的薄膜。為了獲得聚結(jié)和良好的涂膜，聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 (Tg) 需要低于成膜溫度。這允許顆粒變形和聚合物分子擴散。因此，最低成膜溫度 (MFFT) 是選擇丙烯酸乳液時需要考慮的重要參數(shù)。
以下介紹丙烯酸乳膠的物理形態(tài)、功能化、性能和應(yīng)用。
| 丙烯酸乳膠 | |
| 物理形態(tài) | 可用作水乳劑 |
| 功能化 | 聚結(jié)是獲得薄膜的主要機制。然而，活性基團（羥基、縮水甘油基、羧基……）可以引入樹脂（R基團）中，從而實現(xiàn)進一步交聯(lián)。 |
| 特性 | 耐黃變、保光、耐堿性、柔韌性，使用 pH 緩沖劑提高乳液穩(wěn)定性 |
| 應(yīng)用 | 建筑墻面涂料、磚石涂料、工業(yè)涂料和汽車涂料 |
單體的存在 - 甲基丙烯酸酯單體的Tg高于丙烯酸酯單體。 交聯(lián)劑類型 - 三聚氰胺或異氰酸酯 交聯(lián)度——2個聚合物鏈之間的交聯(lián)數(shù) R 基團的性質(zhì) - 反應(yīng)性或非反應(yīng)性 對于相同的固體含量，聚合物的平均分子量越高，粘度就越高。 當(dāng)平均分子量相同時，分子量分布越窄，粘度越低。 對于用于建筑應(yīng)用（墻面涂料）的丙烯酸乳膠，最低成膜溫度 (MFFT) 通常低于 5°C。 對于專為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計的乳膠，由于采用烤箱固化，因此最低成膜溫度 (MFFT) 可以更高。 如果初始 PH 值為酸性，則可能會有顆粒凝聚的風(fēng)險。 如果 pH 值為堿性，分散體通常可以耐受較高的 pH 值，但不能耐受較低的 pH 值。 水性丙烯酸涂料顯著減少揮發(fā)性有機化合物 (VOC) 的排放。這改善了空氣質(zhì)量，并減少了對環(huán)境的影響。一些先進的丙烯酸涂料可以分解空氣污染物，從而創(chuàng)造更清潔的環(huán)境。 基于可再生或可回收材料的丙烯酸樹脂的開發(fā)。與傳統(tǒng)的石油基丙烯酸樹脂相比，生物基丙烯酸樹脂的碳足跡更低。 我們正在努力提高丙烯酸樹脂的生物降解性，同時不影響其性能。 目前正在研究如何制造更具可持續(xù)性的丙烯酸單體和聚合工藝。低溫固化的丙烯酸樹脂可降低應(yīng)用過程中的能耗。 許多丙烯酸樹脂的配方符合嚴(yán)格的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和綠色建筑認(rèn)證。部分等級還符合REACH、TSCA和FDA 法規(guī)。影響丙烯酸樹脂選擇的因素
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是指聚合物材料從玻璃態(tài)固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度。丙烯酸樹脂的 Tg 由樹脂配方?jīng)Q定。該參數(shù)對最終丙烯酸樹脂漆膜的硬度/柔韌性至關(guān)重要。以下規(guī)則有助于選擇具有合適 Tg 的丙烯酸樹脂配方：
值得注意的是，丙烯酸樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）越高，所得薄膜越硬（柔韌性越差）。粘度
丙烯酸樹脂的粘度取決于其固含量。然而，聚合物的平均分子量和分子量分布也會產(chǎn)生影響。通常適用以下規(guī)則：
值得注意的是，平均分子量對乳膠乳液的粘度沒有影響。在這種特定情況下，粘度取決于粒徑和粒徑分布。
羥值
羥值是衡量丙烯酸樹脂羥基官能團化反應(yīng)性的指標(biāo)（即可用的OH基團數(shù)量）。通常以KOH質(zhì)量（mg）表示，該質(zhì)量相當(dāng)于1g樹脂乙酰化過程中反應(yīng)的乙酸量。羥值越高，反應(yīng)性越高（從而交聯(lián)的可能性也就越大）。
酸值
酸值是衡量共聚物中羧基數(shù)量的指標(biāo)。通常以中和1克樹脂所需的KOH量表示（參見DIN 53402或ISO 2114）。羧基數(shù)量會影響樹脂的附著力和水溶性。酸值越高，羧基數(shù)量越多。
最低成膜溫度
最低成膜溫度（MFT）是丙烯酸乳膠導(dǎo)致材料破裂而不是連續(xù)膜的最低溫度。pH值（適用于水基或分散體）
水性丙烯酸樹脂通常用酸性或堿性緩沖液中和，以提高樹脂的穩(wěn)定性。在涂料配制過程中，pH值可能會發(fā)生變化，導(dǎo)致分散體變得不穩(wěn)定并發(fā)生凝聚：丙烯酸樹脂的可持續(xù)性
丙烯酸樹脂確實可以通過以下方式變得更具可持續(xù)性：
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