Transcript 07-3 涂料成膜物质-丙烯酸树脂的生产

第七章 涂 料
Chapter 7 Coatings
Chemical Engineering Department
第三节 涂料成膜物质
----丙烯酸树脂的生产
一、概述
二、丙烯酸（酯）及甲基丙烯酸（酯）单体
三、丙烯酸树脂的配方设计
四、溶剂型丙烯酸树脂的生产
五、水性丙烯酸树脂的生产
六、辐射固化丙烯酸涂料的生产
一、丙烯酸树脂 Acrylic resin概述
CH2
丙烯酸
CH
CH2
COOH
CH
n
丙烯酸树脂？
COOH
丙烯酸树脂定义：丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类
的均聚物，或与其他烯烃的共聚物。
CH3
CH2
CH
n
COOR
CH2
C
n
COOR
CH3
CH2
CH
x
COOR
CH2
C
y
CH2
COOCH3
CH
z
COOH
3
一、概述
丙烯酸树脂
丙烯酸涂料特点：
 耐光、耐候性
丙烯酸涂料应用：
 轿车漆
丙烯酸涂料品种：
 溶剂型、水性、无溶剂型丙烯酸涂料
二、丙烯酸（酯）及甲基丙烯酸（酯）单体
常见单体
硬单体和软单体
功能性丙烯酸单体
 含羧基单体
 含羟基单体：羟乙基、羟丙基、羟丁
基
 含环氧基单体
三、丙烯酸树脂的配方设计
 （一）单体的选择
 硬单体
 软单体
 功能性单体
 （二）玻璃化温度的设计
 （三）引发剂的选择
 溶剂型丙烯酸树脂
 水性丙烯酸树脂
三、丙烯酸树脂的配方设计
 （四）溶剂的选择
 溶解度参数：8.5-11
 环保涂料：无三苯，低VOC
 （五）分子量调节剂
四、溶剂型丙烯酸树脂的生产
（一）丙烯酸树脂生产工艺和安全生产
 1.生产工艺
 溶液聚合、间歇釜反应器
涂料用成膜物质的生产工艺流程
真空系统
引发剂配料
惰气系统
单体配料
回流冷凝系统
配料加料系统
一个反应中心
两个工艺系统
两个辅助系统
聚合釜
后处理系统
①聚合物生产工艺实例1
阻垢分散剂
丙烯酸-丙烯酰胺共
聚物
 聚合方法：水
溶液共聚合。
 操作技术：单
体、引发剂溶
液同时滴加反
应
丙烯酰胺
水溶液
丙烯酸、
(NH4)2S2O8
水溶液
氮气 真空
管路 管路
配料加料系统
氮
回流冷凝器
气
冷却水
去离子水
蒸汽
反
应
釜
85~90℃
冷却水
均相溶液聚合
出 料
共聚物产品
冷凝水
下水道
②聚合物生产工艺实例2
阻垢分散剂
丙烯酸-丙烯酸甲酯
共聚物
 聚合方法：水
溶液共聚合。
丙烯酸
丙烯酸甲酯
(NH4)2S2O8
水溶液
配料加料系统
氮气 真空
管路 管路
氮 气
去离子水
巯基乙酸
反
应
釜
 操作技术：引
发剂溶液滴加
反应
均相溶液聚合
15~25℃
冷冻盐水
出料
淡黄色共聚物液体
③溶剂型丙烯酸树脂工艺流程
引发剂配料
回流冷凝系统
配料加料系统
惰气系统
单体配料
聚合釜
反应中心
四、溶剂型丙烯酸树脂的生产
（一）丙烯酸树脂生产工艺和安全生产
 1.生产工艺
 溶液聚合、间歇釜反应器
 2.质量控制





固含量
黏度
色泽
酸值
分子量分布：GPC
(二）热塑性丙烯酸树脂的生产
１、热塑性丙烯酸树脂特点
 成膜过程中不发生进一步交联，依靠溶
剂挥发干燥成膜；
 非反应型涂料
 2、配方分析
 3、生产工艺
2、配方分析：表7-2
 利用不同种类单体共聚调节性能
硬单体
序号
原料名称
用量
（质量份）
序号
油溶性引发剂
原料名称
用量
（质量份）
01
甲基丙烯酸甲酯
27.00
06
二甲苯
40.00
02
甲基丙烯酸正丁酯
6.000
07
S-100
5.000
03
丙烯酸
0.4000
08
二叔丁基过氧化物
0.4000
04
苯乙烯
9.000
09
二叔丁基过氧化物
0.1000
05
丙烯酸正丁酯
7.100
10
二甲苯
5.000
软单体
提高涂膜耐溶剂、耐油性能
3、生产工艺：表7-2
 溶剂① -氮气置换-滴加单体及引发剂① -保温反应
-加入引发剂②和溶剂② -保温反应
序号
原料名称
用量
（质量份）
01
甲基丙烯酸甲酯
27.00
02
甲基丙烯酸正丁酯
6.000
03
丙烯酸
0.4000
04
苯乙烯
9.000
05
丙烯酸正丁酯
7.100
06
二甲苯
40.00
07
S-100
5.000
08
二叔丁基过氧化物
0.4000
09
二叔丁基过氧化物
0.1000
10
二甲苯
5.000
配料加
料系统
单体
引发剂①
氮气 真空
管路 管路
引发剂②
溶剂②
氮
气
溶剂①
冷却水
蒸汽
反
应
釜
均相溶液聚合
出 料
树脂产品
125℃
冷却水
冷凝水
下水道
(三）热固性丙烯酸树脂的生产
1、热固性丙烯酸树脂特点
 交联型、反应型丙烯酸树脂
 侧链含有可反应活泼官能团
 自交联固化或与交联剂反应固化
CO-NH2
CH2
CH
CH2
CH
CO-NH-CH2OC4H9
CH2
CH
CONH-CH2OH
交联
COOH
CH2
CH
CH2
COO-CH2CH2OH
CH
18
(三）热固性丙烯酸树脂的生产
2、反应型丙烯酸树脂类型
 羟基丙烯酸树脂
 羧基丙烯酸树脂
 环氧基丙烯酸树脂
CO-NH2
CH2
CH
CH2
CH
CO-NH-CH2OC4H9
CH2
CH
CONH-CH2OH
交联
COOH
CH2
CH
CH2
COO-CH2CH2OH
CH
19
含活泼官能团单体举例
CH
CH2
CH
CH2
CO-O-CH2CH2OH
丙烯酸羟乙酯
CH2
CH n
CO-O-CH2CH2CH2OH
丙烯酸羟丙酯
CH2
CO-O-CH2CH2OH
CH2
CO-O-CH2CH2CH2OH
CH
CO-NH-CH2OH
N-羟甲基丙烯酰胺
CH2
CH n
CH
n
CH2
CH
CO-NH-CH2-O-C4H9
N-丁氧甲基丙烯酰胺
CO-NH-CH2OH
20
五、水性丙烯酸树脂的生产
水性丙烯酸树脂主要类型：三种
（一）丙烯酸树脂水分散体
（二）丙烯酸树脂乳液
（三）丙烯酸树脂水溶液
（二）丙烯酸乳液的生产






1.概述
2.所用原材料
3.聚合方法及机理
4.影响聚合反应的因素
5.丙烯酸乳液生产工艺
6.丙烯酸乳液的生产及应用
6.丙烯酸乳液的生产及应用
丙烯酸乳液类型
 苯丙乳液及组成
 乙丙乳液（醋丙乳液）及组成
 纯丙乳液及组成
 有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液
 有机氟改性丙烯酸乳液
六、辐射固化型丙烯酸涂料的生产
 1.辐射固化丙烯酸酯涂料的特点
 优点
 缺点
 2.辐射固化丙烯酸酯涂料的组成




预聚物
光引发剂
活性稀释剂
助剂
 3.辐射固化丙烯酸酯涂料举例