特种丙烯酸树脂合成技术及应用领域
江苏省合成树脂工程技术研究中心  谭征兵  薛正彪  王湘辉


    丙烯酸树脂是涂料与胶粘剂使用配方中最重要的基础材料，丙烯酸树脂的质量直接决定涂料或粘合剂的保护、
装饰与粘接性能。它具有优越的装饰性能（光泽亮丽、色泽与鲜映性好），对基材有广泛的附着性，具有优异的耐
候性、耐热性、耐腐蚀性（有较好的耐酸、碱、盐、油脂与洗涤剂等化学品沾污与腐蚀能力）等保护性能，因而广
泛用于油墨、汽车漆、家具漆、塑胶漆、纺织品涂层、皮革上光与胶粘剂等领域。
    随着市场与技术的不断发展与进步，丙烯酸树脂的应用新领域不断出现，个性化需求越来越多，特性要求越来
越高。丙烯酸树脂配方灵活，其进行特种改性或开发特殊丙烯酸树脂，可以满足不同应用领域的各种个性化需求，
是一项非常重要且迫切的工作。

1.  有机硅油改性水溶性丙烯酸树脂

    采用含有不饱和双键的疏水性硅油与丙烯酸类单体，通过自由基聚合得到有机硅油改性的水溶性丙烯酸树脂，
从而使有机硅油通过共价键接枝到水溶性丙烯酸树脂的高分子链上。该改性方法，大大改善了有机硅油与丙烯酸树
脂的相容性，显著提高了水溶性丙烯酸树脂的硬度、耐磨性、滑爽性、耐水性及耐候性等重要性能。做为最重要的
改性单体，有机硅油含量对树脂性能的影响特别显著。随着有机硅油含量的增加，树脂的硬度、耐水性、耐磨性及
抗粘性等重要的树脂涂膜性能都有非常显著的提高，当有机硅油含量达到10%以上时基本达到一定的理想水平，继
续增加有机硅油含量，性能改善的程度非常有限。因为有机硅油单体中含有大量的硅氧烷键，该官能团具有很高的
键能、疏水性与极低的表面张力，同时与丙烯酸树脂其他组分的相容性非常有限，在成膜过程中，有机硅氧烷官能
团会迁移到涂膜表面，从而显著提高涂膜表面的耐水性、硬度、抗粘性、滑爽性与耐磨性，而在涂膜表面有机硅氧
烷官能团的浓度达到饱和（有机硅油含量约为10%）时，继续提高有机硅油的含量则不能继续显著的提高涂膜性能。
有机硅油改性水溶性丙烯酸树脂性能指标见表1。

表1   有机硅油改性水溶性丙烯酸树脂性能指标
树脂牌号    EA400    EA2031S    EA2032S
外观    淡黄色透明液体    乳白液体    乳白液体
Tg/℃    40    23    36
固体份/％    50    41    45
分子量/Mn    8000    150000    200000
抗粘性/℃    60    60    100
耐水性    20min    48h    96h
耐磨性    50次    60次    100次
应用领域    木器、纸张    纸张光油、塑胶油墨    纸张光油


2.    环氧改性醇溶性丙烯酸树脂

    作为最重要的改性单体，环氧含量对树脂性能的影响特别显著。随着环氧树脂含量的增加，树脂的硬度、耐水
煮性及耐溶剂性等重要的树脂涂膜性能都有非常显著的提高，至环氧树脂含量达到20%以上时基本达到一定的理想
水平。环氧树脂中含有大量的环氧键，该官能团在高温烘烤的情况下会与丙烯酸树脂链上的羧基发生加成反应，从
而显著提高树脂涂膜的耐水煮性、硬度与耐溶剂性能。同时，环氧树脂的改性加入，还可显著提高丙烯酸树脂对多
种基材的粘着性。环氧树脂改性醇溶性丙烯酸树脂性能指标见表2。
表2   环氧树脂改性醇溶性丙烯酸树脂性能指标
树脂牌号    EA1652    FA148D
外观    乳白半透明液体    水白或淡黄色透明液体
Tg/℃    40    －45
固体份/％    60    60
分子量/Mn    15000    40000
硬度    2～3H    －
耐水煮性    1h无变化    －
耐溶剂性(甲苯擦)    100次    －
应用领域    高档玻璃漆    PP/PE/PVC/BOPP及镀铝膜等贴合胶粘剂

3.    醇酸改性丙烯酸树脂

　　作为最重要的改性树脂，醇酸树脂种类对丙烯酸树脂性能的影响特别显著。随着醇酸树脂种类的变化，丙烯酸
树脂的外观、色泽、硬度、柔韧性、光泽及耐冲击性等重要的树脂涂膜性能都有非常显著的变化，豆油酸醇酸树脂
与蓖麻油酸改性丙烯酸树脂在树脂外观与色泽方面不能达到丙烯酸树脂的要求，而椰子油酸醇酸树脂与合成脂肪酸
醇酸树脂改性的丙烯酸树脂在树脂外观与色泽方面都非常理想，涂膜性能也都能达到丙烯酸树脂的要求，而且还可
显著提高涂膜的光泽与丰满度，醇酸树脂的选择及用量对于丙烯酸树脂的性能及应用领域有着非常重要的影响。醇
酸改性丙烯酸树脂性能指标见表3。
表3   醇酸改性丙烯酸树脂性能指标
树脂牌号    BS998D（氨基烤漆）    BS8072（PU漆）
外观    淡黄色透明液体    黄色透明液体
Tg/℃    0    5
粘度    40S（格）    400S
固体份/%    60    70
分子量/Mn    15000    14000
酸值    8    8
羟值    -    140
光泽    98    102
硬度    2H    1H
耐冲击    5kg(正反)    30kg
T弯    2T    -
醇酸树脂相容性    广泛相容    广泛相容
耐溶剂性(丁酮擦)    100次    －
应用领域    金属烤漆、卷铝漆    木器漆


4    高耐醇热塑性丙烯酸树脂

     常规热塑性丙烯酸树脂很难满足高档塑胶漆对于耐醇性的要求（一般不能超过50次），为了提高热塑性丙烯
酸树脂的硬度、耐磨性与耐醇性，使用特种甲基丙烯酸酯类单体对常规的热塑性丙烯酸树脂进行改性。改性单体的
支链太短时，丙烯酸树脂的润湿性与铝粉定向性较差，而支链较长时（如LMA、n-BMA），耐醇性较差，相对而言，
采用环状结构的支链时，如CHMA/IBOMA,可以获得很好的性能。高耐醇丙烯酸树脂性能指标见表4。
表4  高耐醇丙烯酸树脂性能指标
树脂牌号    BS1860    BS1861
外观    水白透明液体    水白透明液体
色泽    1#    1#
粘度    40～80S(格)    100～200S(格)
Tg/℃    98    105
固含量/%    50    50
酸值    ≤5    ≤5
硬度/H    F    H
光泽    97    99
ABS附着力    1级    1级
耐醇性    300次    450次
表干时间    150    120
铝粉定向性    好    优
应用领域    高档塑胶漆    高档塑胶漆


5     电泳漆用阴、阳离子丙烯酸树脂

    电泳漆用阴阳离子型丙烯酸树脂配方设计中酸值（对阴离子型树脂而言）和胺值（对阳离子型树脂而言）的确
定，是制约丙烯酸树脂水溶性的状态及电泳效果的重要因素。电泳漆用离子型丙烯酸树脂的酸值或胺值太低，首先
对树脂造成的影响是水溶性差；其次丙烯酸树脂与交联剂（氨基树脂或封闭型异氰酸酯）混合水性化，在电泳过程
中的共沉积性较差。加大中和剂（有机胺类或酸类）用量，能一定程度的提高丙烯酸树脂的水溶性，但这样会增加
中和度（中和剂与树脂中酸或胺的摩尔比），电泳过程中沉积当量降低，库仑效率下降，成膜性能差。相反酸值或
胺值太高，树脂亲水性太强，电泳过程副反应增加，电泳性能变差。电泳漆用阴阳离子丙烯酸树脂性能指标见表5。
   表5  电泳漆用阴阳离子丙烯酸树脂性能指标
树脂牌号    EA7570    EA7270
外观    淡黄色透明液体    淡黄色透明液体
色泽    2#    2#
离子性    阴离子    阳离子
粘度/Pa.S    80～150    50～100
固含量/%    75    72
酸值/胺值/mgKOH.g-1    50～60(酸值)    50～60(胺值)
硬度    3H    3H
光泽    95    99
附着力    0级    0级
耐溶剂性(丁酮擦)    100次    100次
电泳条件    80～120V/120S    60～120V/120S
干燥条件    170℃/30min    170℃/20min
应用领域    阳极电泳漆    阴极电泳漆