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隆美林，等：基于生物材料的水性自干型醇酸树脂的合成、性能研究与应用

得了业界广泛的关注 [8-12] 。 表 1 基础配方
当前，醇酸树脂的合成主要分为脂肪酸法和醇解 物料 质量份/份
法。 醇解法利用天然的植物油与多元醇在高温下进行 桐油 100
大豆油 150
醇解，生成单酯和二酯的混合物，之后再与多元酸进
TMP 200
行缩合得到醇酸树脂，具有成本低、对设备友好、原料
LiOH 1.5
易得等优点。 桐油是我国的特产，在我国已经有 1 300
PA 221
多年的使用历史。 其分子中具有共轭三烯的结构，反
苯甲酸 60
应活性高，是优良的干性油。 其制备得到的醇酸树脂
TMA 30
具有干燥快、附着力强、耐水性好等优点。 但正是由于
二甲苯 30
其结构中的共轭三烯结构，使用桐油的醇酸树脂在生
BCS 210
[13]
产过程中黏度增长快不易控制，很容易交联固化 。在
DMEA 42
实际中，一般会与其它类型的植物油混用，控制其黏
度增长速度，避免交联的风险。
苯，将反应装置的冷凝管改为分水器，反应体系改为
本研究以桐油、大豆油为原料，通过醇解法合成了
二甲苯回流。升温至 175 °C 反应 2 h 后，以 10 °C/h 的
水性醇酸树脂。 讨论了桐油的引入量对树脂合成反应
速度升温至 195 °C 并保持在此温度下进行反应。反应
以及涂料气干性的影响；讨论了醇酸树脂的油度、醇过
过程中每 30 min 取样测试酸值，当酸值达到 7~10 mg
量比例以及最终的酸值对于醇酸树脂以及涂料性能的
KOH/g 后，降温至 120 °C 并加入设计量的 TMA，缓缓
影响。 合成得到的水性醇酸树脂具有优良的气干性和
升温至 170~175 °C 反应，每隔 30 min 取样测试酸值。
耐水性，能够应用在钢材表面的轻防腐涂料中。
酸值达到设计值后， 降温至 100 °C 并减压蒸出二甲
苯，加入溶剂 BCS 搅拌稀释并继续降温，到 80 °C 时
1 实验部分 加入适量的 DMEA 进行预中和， 搅拌 30 min 后即可
得到水性醇酸树脂。
1.1 实验原料

桐油，大豆油，邻苯二甲酸酐(PA)，三羟甲基丙烷 2 结果与讨论
(TMP)，苯甲酸，偏苯三酸酐(TMA)，氢氧化锂(LiOH)，二
2.1 桐油引入量对树脂合成反应以及涂料气
甲苯，乙二醇单丁醚(BCS)，二甲基乙醇胺(DMEA)，流
干性的影响
平 剂 （BYK333）， 催 干 剂 （Octa-Soligen 421）， 消 泡 剂
（BYK011），去离子水。 以上原料均为工业级市售品。 桐油和大豆油由于其分子结构中脂肪酸部分含
有的双键的数目和类型不一样，其在合成反应和气干
1.2 测试仪器以及方法
性的表现上也不一样。 桐油中含有共轭双键，双键的
醇酸树脂的黏度测量采用 Brookfield DV-II+Pro+ 氧化交联速度快，涂料的气干性好，但是共轭双键容
CP(椎板)黏度计，在 25 °C 恒温水浴下测量。 涂料性能 易在合成过程中发生两两聚合而导致树脂黏度增长
的测试均按照相应的国标。 太快并最终导致交联；大豆油属于半干性油，分子结
构中不含有共轭双键、碳碳双键的数目较少，其制备
1.3 树脂的合成
得到的醇酸树脂气干性一般，合成过程也不会造成树
典型的合成过程如下：在配备了搅拌器、冷凝管 脂交联。 在醇酸树脂的配方设计中将两者混用，可以
以及温度计的反应瓶中加入设计量的桐油， 大豆油， 获得较好的气干性和稳定的反应性。 本研究考察了不
TMP 和催化剂 LiOH，通 N2 30 min 置换空气，加热并 同的桐油引入量对树脂的合成与漆膜性能的影响，结
稳定到 240 °C 保温， 在保温过程中每隔 15 min 取样 果如表 2 所示。
检测样品的 87%乙醇容忍度。 到达设计值后，降温到 从表 2 可以看到，当桐油的含量过高 (80%)时，树
120 °C。 向反应瓶内加入设计量的 PA、苯甲酸和二甲 脂在合成过程中就发生了交联。 而当桐油的含量降低

46 探索研究 RESEARCH AND DEVELOPMENT