固体丙烯酸树脂的合成固体丙烯酸树脂的合成

固体丙烯酸树脂的合成,固体丙烯酸树脂的合成

固体丙烯酸树脂的合成 王海荣 张海信 王季红 摘要：以聚丙烯酸钾为分散剂，悬浮聚合成固体丙烯酸树脂，并讨论了固体丙烯酸树脂的性能及合成过程中的影响因素。 关键词：丙烯酸树脂；溶液聚合；悬浮聚合 1 前言 随着我国石油化工的发展，丙烯酸单体的合成工艺日趋成熟，丙烯酸单体的产量得到了大幅度的提高。由于丙烯酸系列单体合成的丙烯酸树脂对光的主吸引峰处在太阳光谱范围之外，因此，丙烯酸系列漆具有优异的耐光及耐户外老化性能丙烯酸酯漆分为热塑型和热固型两种：热塑型丙烯酸酯漆通过溶剂挥发成膜；热固型丙烯酸酯漆通过活性基团与反应交联成膜。热塑型丙烯酸酯漆属单组分，易于施工，用量日益增大。 目前，生产厂家的丙烯酸树脂合多采用溶液聚合。该聚合方式工艺简单，易于控制操作，但合成的热塑性丙烯酸树脂分子量分布宽，因而所制成的丙烯酸酯漆对颜料的润温性差，耐化学品、耐溶剂性也稍差。为此，我们采用悬浮聚合法合成出综合性能优异的固体丙烯酸树脂。 2 实验部分 2.1 主要原材料 甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯腈、过氧化二苯酰，以上产品均为工业级；聚丙烯酸钾；去离子水。 2.2 固体丙烯酸树脂的合成 将配方量的去离子水加入试验瓶中，开搅拌，加入定量的聚丙烯酯钾，升温到℃时，开始缓慢滴加甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯腈与 BPO 的混合液 h 滴加完，搅拌分散成悬浮于水相中平稳的均匀小粒，搅拌器转速 r/min 为宜，保温 5h ，反应温度可自然升高到℃，再升温到 90 保温 1h ，降温到 40 ℃以下放料，净聚合物水洗遍，过滤出聚合物，于℃烘干即为固体丙烯酸树脂。合成固体丙烯酸树脂的配方见表 1 。 表 1 合成固体丙烯酸树脂的配方 原料名称 质量分数 /% 甲基丙烯酸丁酯 17.0 丙烯酸 0.9 丙烯腈 0.2 BPO 0.35 聚丙烯酸钾 0.05 去离子水 81.5 合 计 100 2.3 主要性能测试 固体丙烯酸树脂主要性能测试结果见表 2 。 表 2 固体丙烯酸树脂主要性能测试结果 测试项目 测试结果 软化点 / ℃ 100~110 玻璃化温度 / ℃ 55 分子量 4500~5500 耐乙醇擦洗 100 次漆膜无变化 3 结果与讨论 3.1 去离子水用量对固体丙烯酸树脂分子量影响 去离子水作为悬浮聚合的介质，其用量直接影响到工艺合成过程的稳定及固体丙烯酸树脂的分子量大小。去离子水用量大，工艺过程易控制，聚合物分子量小，耐化学品、耐沾污性性能下降，而且浪费大；用量小，工艺过程难以控制容易出现沾壁、结块等现象；而且所合成的固体丙烯酸树脂分子量过大，使用性差。经试验，混合单体：水 =1 ： 4.5 用量最佳。分子量的变化见图 1 。 3.2 搅拌速度对固体丙烯酸树脂分子量大小及分布的影响 搅拌使单体与 BPO 混合液均匀地分散于水相中，搅拌速度小，单体 BPO 混合液形成的液滴颗径大；搅拌速度大，则单体 BPO 混合液形成的液滴颗径小；搅拌速度过小，液滴互相粘结形成大块；搅拌速度过大，则出现破乳，成乳液聚合。经反复试验，搅拌速度在 r/min 为宜。反应开始时转速应较小，这样可以减少液滴之间的碰撞机会，消除聚合物结块现象。当其滴加完毕后，可适当提高转速，但转速应恒定，避免转速忽慢。 3.3 分散剂用量对固体丙烯酸树脂合成工艺影响 分散剂的作用机理主要是吸附在单体混合液液滴表面形成一层保护膜，同时可使介质的粘度增加，阻止液滴的粘合。当其用量少时，会产生粘壁及结块现象；当其用量太大时，则在聚合物中残留有较多的分散剂，从而影响聚合物的物理和化学性能。经重复试验，分散剂用量应为单体总量的 0.3% 。 3.4 滴加速度对固体丙烯酸树脂合成工艺影响 由于丙烯酸树脂聚合热大 kJ/mol ，在生产中，如果滴加速度过快，丙烯酸单体浓度高于 25% 时，反应产生的聚合热就难以除去，单体液滴表面发软碰撞，容易粘结成大块，因此滴加速度应严格控制。 3.5 引发剂用量对固体丙烯酸树脂合成的影响 引发剂的选择直接影响到悬浮聚合的反应温度及混合单体的转化率。引发剂用量增加，自由基浓度增加，单体转化率提高；引发剂用量过大，容易使体系形成凝胶，凝胶率增高。经试验，引发剂用量为 0.35% 时，悬浮聚合具有较高的转化率和较低的凝胶率。 4 结语 固体丙烯酸树脂的合成工艺易于控制，树脂粒径可以通过改变其影响因素予以调节，用该树脂生产的丙烯酸系列涂料，在耐光性、耐油性、耐溶剂性、耐化学品及耐沾污性方面有很大的改善，而且易于包装、运输，因此固体丙烯酸树脂具有很大的市场潜力。

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