醇酸树脂及其涂料用途广泛,其改性方法及树脂水性化一直是研究的热点。本文研究了丙烯酸改性醇酸树脂的新方法。本论文主要分为两个部分：第一部分是以纸浆废液中提取的妥尔油脂肪酸为原料的水性磺化醇酸树脂的制备；第二部分是单组份常温自干丙烯酸改性水性醇酸树脂的制备。

(1)首先采用间苯二甲酸-5-磺酸钠(5-SSIPA)与新戊二醇(NPG)反应制得聚酯中间体,采用脂肪酸法将少量的聚酯中间体和多元醇、多元酸(邻苯二甲酸酐(PA)及少量顺丁烯二酸酐(MA))、妥尔油脂肪酸反应,制备水性醇酸树脂。用红外光谱仪(FT-IR)、凝胶渗透色谱仪(GPC)和激光粒度分析仪对产物结构、分子量及其稳定性进行表征。考察了MA及其加入量、催化剂、聚酯中间体的用量对水性醇酸树脂的物理性能和化学性能的影响。

结果表明,催化剂可以明显缩短反应时间,采用少量的MA替代PA可以提高醇酸树脂水分散体的稳定性及相对分子质量,同时可为之后的丙烯酸改性提供双键。当MA的加入量为3%左右时制备的水性醇酸树脂分子量最大、分散体粘度和粒径较小,热储稳定性最好。聚酯中间体的用量为23%左右时水性醇酸树脂的分子量较大、粘度较低、粒径较小、热储稳定性最好,不需要中和剂中和就有很好的水分散性。

(2)采用乳液聚合的方法,将丙烯酸酯类单体及少量的苯乙烯作为杂化改性单体在引发剂作用下对醇酸树脂水分散体进行改性。由于磺酸盐基醇酸树脂可起到表面活性剂的作用,反应中不需要添加乳化剂,实现了无皂乳液聚合,最终制得干燥快、硬度高、稳定性好、耐酸碱性好的乳白色乳液。

用凝胶渗透色谱(GPC)、红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪对产物结构、分子量及其粒径分布进行表征,并采用光泽度仪、铅笔硬度仪等对乳液及其最终涂膜进行测试分析。

考察了杂化改性单体用量、引发剂用量、反应温度、催干剂等对最终乳液的物理机械性能和化学性能的影响。结果表明,加料方式采用连续滴定法,丙烯酸改性单体的用量为55%左右,引发剂采用过硫酸铵(APS)且用量为0.5%～0.6%(占单体总量),反应温度为80时制得乳液的稳定性好、分子量大、粒径小且分布均匀、固含量高(50%左右)、涂膜光泽度好、硬度高、干燥快(1h)、耐水性、耐酸碱性等涂膜性能最优。经过丙烯酸改性后的水性醇酸树脂涂膜的耐化学性能及机械性能明显优于未改性的醇酸树脂。