氯醋共聚树脂的应用

[关键词〕氯醋共聚树脂;涂料;组成;配方;制备工艺;应用;性能

[摘要〕介绍了我国氯醋共聚树脂的基本概况，分析了用于涂料时氯醋共聚树脂的组成及性能特点,阐述了氯醋共聚树脂涂料的配方、制备工艺、性能和用途,施工方法及注意事项,并指出上下游企业应加强协作,共同促进氯醋共聚树脂涂料的健康发展,从而实现共赢。

氯乙烯–醋酸乙烯酯共聚树脂（以下简称氯醋共聚树脂）是氯乙烯和醋酸乙烯酯在引发剂的作用下共聚生成的,是历史较久,产量较大、用途较广的氯乙烯共聚物。根据氯醋共聚树脂的单体种类可分为二元氯醋共聚树脂、三元氯醋共聚树脂以及多元氯醋共聚树脂。由于氯醋共聚树脂具有对颜料的高分散性、优异的成膜性和溶剂释放性,制备出的涂料具有抗氧化、柔韧性好﹑耐磨性高.耐化学腐蚀性、阻燃﹑溶解性好和可调配性好等优点。因此,氯醋共聚树脂是配制工业涂料的优良原料。

氯醋共聚树脂有二元氯醋共聚树脂,含羧基或羟基的三元氯醋共聚树脂,以及含丙烯酸酯等单体的多元氯醋共聚树脂等。其中,二元氯醋共聚物的分子结构。

氯醋共聚树脂的性质根据氯乙烯单体和醋酸乙烯酯单体含量的变化而有差异。作为涂料用的氯醋共聚树脂对分子质量和共聚物的组成有严格要求，聚合度一般在320~700,氯乙烯和醋酸乙烯酯的质量比为(62:38)~(97:3)[相当于摩尔比(9∶4)~( 44∶1)],以便涂料施工时具有较好的流平性”]。常用的氯醋共聚树脂的氯乙烯和醋酸乙烯酯的质量比为86∶14(相当于摩尔比为9∶1),使用该型号的氯醋共聚树脂作为成膜物质,大大改善了溶解性和柔韧性,且不会显著降低其硬度和耐化学腐蚀性。氯醋共聚树脂作为涂料的成膜物质,影响其用途的参数主要是共聚物的分子质量及醋酸乙烯酯的含量。随着共聚物分子质量的降低或醋酸乙烯酯含量的增加,氯醋共聚树脂在酮类及酯类溶剂中的溶解度也增加,相同固含量的溶液黏度降低,内增塑效果和涂膜的柔韧性增强,光泽与附着力提高,共聚树脂的热变形温度明显下降,同时其抗张强度及弯曲性能有所提高,但硬度和耐化学腐蚀性下降,这是由于醋酸乙烯酯破坏了氯乙烯链段紧密的链堆积。使用二元氯醋共聚树脂作为涂料的主要成膜物质时,其性能还不够理想,如漆膜在光滑的表面上的自干附着力很差15,与其他树脂的混溶性不良等缺点,较佳的解决方式是在共聚树脂分子链上引人羧基或羟基。目前,国内已商品化的三元氯醋共聚树脂有氯醋–马来酸酐.氯醋–马来酸,氯醋–乙烯醇、氯醋–丙烯酸辛酯/丙烯酸丁酯等。羟基改性的氯醋共聚树脂可提高涂料的相容性和黏附性,并且提供交联的基点,作为其他涂料的改性树脂。羧基改性的氯醋共聚树脂涂料可以风干黏附在洁净的金属表面,还可作为氨基树脂、环氧树脂的交联剂使用,通过交联形成一个乙烯活性体系,令共聚物起到热固化的作用,可以改善韧性.物理性能以及耐化学腐蚀性。

3氯醋共聚树脂涂料的配方

3.1溶剂

溶剂的作用是将氯醋共聚树脂溶解,分散成液态,从而易于施工成薄膜,而施工后溶剂又能从薄膜中挥发到大气中,使之形成固态的涂膜。溶剂按作用分为真溶剂、助溶剂﹑稀释剂°'。就氯醋共聚树脂而言,酮类﹑氯中经及硝基烷泾是真溶剂,酯类是助溶剂,芳经只能一定程度地使氯醋共聚树脂溶胀,而不能溶解,只能作为稀释剂使用,而脂肪经及醇类则为非溶剂。由于氯醋共聚树脂的组成及分子质量的不同,其溶解性也随着醋酸乙烯酯含量、分子质量、羧基含量、羟基含量等因素而变化。例如,分子质量高,醋酸乙烯酯含量低的氯醋共聚树脂就需要强溶解力的溶剂,而醋酸乙烯酯含量高、分子质量低的氯醋共聚树脂则可以实现酯溶。在实际生产过程中，当溶剂的溶解力足够时,可以加人稀释剂(如芳经），-方面可以减少溶剂的滞留性,缩短涂膜的干燥时间,另一方面可以降低成本。但需要注意的是，稀释剂的挥发速度必须大于真溶剂,否则会导致树脂沉积,从而形成网纹状的膜层。根据涂料性能的要求,还可以选择特殊的溶剂,如环己酮﹑甲基异戊酮等高沸点强溶剂,可起到防发白的作用。由于氟醋共聚树脂涂料属于乙烯类树脂涂料,是非转化,溶剂型涂料的一种,其成膜方式为溶剂挥发式,在选择溶剂种类及用量时须根据涂料的种类,用途及涂膜的要求而定,重点是溶剂的溶解强度.挥发性﹑黏度﹑毒性.气味,成本,可燃性,应用类型等因素。

3.2增塑剂

增塑剂可以提高涂料的柔韧性,并且有助于减少涂膜对溶剂的保留。在制备氯醋共聚树脂涂料

时,增塑剂的品种和用量须根据涂料性能而定,要考虑的因素有其与氯醋共聚树脂的混溶性、挥发性.气味﹑毒性﹑耐烘烤性﹑耐候性.低温柔韧性,以及是否适合接触食品等。单体增塑剂是常用的增塑剂，主要是酯类(如邻苯二甲酸酯、癸二酸酯、己二酸酯、磷酸酯等)。这些酯类的溶剂型增塑剂可均匀留于漆膜中,不易渗出或挥发。增塑剂的适宜用量取决于氯醋共聚树脂及制备的涂料的性能特性。增加增塑剂用量时,漆膜拉伸强度下降，而伸长率可提高。增塑剂过多时,会造成漆膜不能完全干燥,影响底漆的附着力,因此必须控制增塑剂的用量。要得到相同程度的柔韧性,高分子质量的氯醋共聚树脂要比低分子质量的氯醋共聚树脂需要更多的增塑剂。典型的增塑剂用量为10~25份。

3.3颜料

颜料能为涂膜提供色彩、遮盖力和其他特殊功能。选择颜料时须考虑遮盖力、紫外线防护力、纯度和润湿度。氯醋共聚树脂涂料所用颜料和一般油漆的要求相似,但也有特殊要求,含羧基的三元氯醋共.聚树脂更有一些特定的限制。由于氧化铁颜料在高温(如120 C)下会促使氯醋共聚树脂分解,所有含铁的颜料只适用于常温干燥并常温使用的氯醋共聚树脂涂料。此外，含羧基三元氯醋共聚树脂不能使用金属粉颜料(如铁、锌、镉或碱性颜料)，其会与共聚物链上随机分布的羧基发生反应而使涂料的附着力降低,甚至会使漆产生“肝化”与“胶冻”。氯醋共聚树脂对颜料的湿润性较差,特别是二元氯醋共聚树脂,因此研磨分散工艺至关重要。常用的颜料分散设备有球磨机、砂磨、炼胶机和三辊磨。为了防止铁质污染,不要用钢球研磨机来分散颜料。常用的技术是将氯醋共聚树脂溶解在溶剂中,然后将增塑剂、稳定剂、颜料等与氯醋共聚树脂溶液混合。对于高光泽涂料，应预先将颜料分散在增塑剂、稀释剂中,再与氯醋共聚树脂溶液混合。

3.4稳定剂

氯醋共聚树脂是含氣的热塑性树脂,由于C-Cl键的键能较弱,在热能和光能的作用下易降解释放出氯化氢，导致生成易于被氧化的不饱和分子结构,而氯化氢还具有加速降解的作用,从而使涂膜变脆,失去柔韧性并发生脱色。因此,在制备涂料时应添加少量稳定剂。稳定剂应具有消除氯化氢、能与不饱和键反应、抗氧化、吸收紫外线等功能,其具体

用量与稳定剂的品种、配方中所用的颜料、干燥条件等因素有关。值得注意的是，含羧基的三元氯醋共聚树脂不能使用含钡、镉或锌的稳定剂，因为它们会与羧基发生反应。另外，锌稳定剂容易产生颜色,尤其是在增塑剂用量较少时。

3.5其 他助剂

用于氯醋共聚树脂涂料的其他助剂很多,可以结合实际用途来进行选择,如表面爽滑剂、增硬抗刮剂、防浮色发花剂、防缩孔剂、抗沉降剂等。在实际应用过程中,必须考虑这些其他助剂的特性是否与涂膜的性能矛盾,是否会与体系中的物质发生化学反应等问题。

4、氯醋共聚树脂涂料制备工艺

氯醋共聚树脂涂料的制备过程为物理过程,常见的工艺流程如图2所示。

溶解氯醋共聚树脂时，应先使用配备有紧密顶盖的高速剪切混合器将溶剂搅拌均匀,然后再缓缓加入氯醋共聚树脂,以防产生团块。氯醋共聚树脂既可在常温下也可在加热的情况下进行溶解,加热可加速溶解,特别是在制备高黏度的溶液时。由于氯醋共聚树脂有遇热易分解的倾向,所以加热温度一般在50 C左右(高60 C),并且时间不宜太长。氯醋共聚树脂溶液接触钢铁时容易变色,在铁制容器中贮藏时,可加入质量分数0.1% ~0.3%的环氧丙烷来防止变色。为了保证氯醋共聚树脂溶液的稳定性,制备好的涂料好储存在有酚醛树脂衬里且经过烘烤的容器中。

5氯醋共聚树脂涂料的性能及应用

氯醋共聚树脂涂料是乙烯类涂料的重要品种，其具有优良的耐水性、耐油性、耐化学腐蚀性、耐候性,气体、液体的渗透性小,且防霉、阻燃、坚韧耐磨,附着力优于过氯乙烯漆,有着广泛的用途。

二元氯醋共聚树脂对PVC和含PVC的基材有很好的附着性,可用于PVC玩具漆、PVC油墨、PU合成革表面处理剂等。醋酸乙烯酯质量分数为30% ~40%的氯醋共聚树脂可完全酯溶,是目前氯醋共聚树脂中玻璃化转变温度较低、柔韧性较好的，可用来生产高弹性涂料。含羧基的氯醋共聚树脂对金属类的基材有优异的附着力,其漆膜对金属、PVC、ABS、纸张、混凝土、丙烯酸表面处理的PE和邻苯基苯酚有良好的附着性,同时耐酸、碱和盐溶液,并具有良好的颜色润湿性和低吸水性;因此,其适用于电化铝背胶、医药PTP铝箔热封胶、罐头内涂、塑胶家电涂料、手机按键UV底漆涂料、防腐涂料、排钉胶和船舶涂料等。含羟基的氯醋共聚树脂具有优异的颜料分散性、展色性以及良好的聚合物相容性，既可单独使用,也可与聚氨酯弹性体、醇酸树脂、脲醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂等配合使用。含羟基的氯醋共聚树脂与聚氨酯弹性体配合,可提高对颜料的分散性、展色性、润湿性,提高聚氨酯弹性体的成膜性和溶剂释放性,增强油墨的复合强度。