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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

①
表 2 桐油引入量 对树脂和涂料性能的影响
桐油引入量/%
性能
10 20 30 40 60 80
树脂黏度/（mPa · s） 21 700 23 560 45 240 68 360 >100 000 树脂交联
表干时间/min 95 84 77 52 38 /
初期耐水 24 h 起泡 24 h 发白 24 h 轻微发白 24 h 无异常 24 h 无异常 /
① 桐油引入量为桐油占总的植物油的质量百分比。
后，醇酸树脂的合成反应能够正常到达终点，得到的 酸树脂中用于氧化交联的双键均集中在植物油上，在
树脂黏度也随着桐油含量的降低而逐步下降；当桐油 所用的植物油确定的条件下，醇酸树脂的油度也就代
的含量较低时(＜20%)，由于桐油上共轭双键的交联反 表了树脂的双键密度。 油度增加，能够提高树脂中的
应已经发生的很少，继续降低桐油的含量也不能显著 双键含量和密度，能够有更好的气干性；油度降低，双
降低树脂的黏度。 从表中同样可以看到，随着桐油含 键数量变少，但是油度降低也意味着醇酸树脂中聚酯
量的降低，表干时间增长，而初期耐水性变弱，这是由 部分的比例增加，树脂分子的刚性增加，玻璃化转变
于树脂中双键的密度降低， 树脂的氧化交联速度下 温度(T g)提高，能够提高树脂的硬度。 不同油度下醇酸
降，气干性下降。 考虑到反应的安全性和较好的气干 树脂的性能如表 3 所示。
性要求， 可根据树脂黏度的要求， 桐油的引入量在 从表 3 可以看到，随着油度的增加，漆膜的硬度
30%到 60%之间浮动。 有所降低，而柔韧性相应的提高。 这是由于植物油侧

链的脂肪酸为长链结构， 刚性低于主链的聚酯结构，
2.2 醇酸树脂的油度对树脂和涂料性能的影响
所以油度增加，会导致整个树脂的硬度下降而柔韧性
油度是植物油的用量占树脂量的百分比，由于醇 提高。 同时，随着油度的增加，漆膜的表干时间缩短，
表 3 不同油度对树脂和涂料性能的影响
油度/%
性能
30 35 40 50 55
表干时间/min 80 68 52 45 40
实干时间/h 12 10 9 9.5 10
铅笔硬度 ① H HB HB B 2B
冲击/cm ① <20 30 45 55 70
① 均为涂料涂布后，气干 24 h 之后进行测试
而实干时间则是先缩短后略有增长。 这主要是由于， 物质的量会多于多元酸中的羧基的物质的量，定义醇
随着油度的增加，双键密度上升，氧化交联的速度变 过量 r 为： n(OH)
r= ( -1 ) ×100% 式（1）
快，因此表干时间和实干时间都有所缩短；而当双键 n(COOH）
密度非常高之后，表干时间非常快，交联形成的网状 其中，n (OH) 为配方中总的羟基的物质的量；n
结构导致树脂的玻璃化转变温度迅速上升，从而冻结 (COOH)为配方中总的羧基的物质的量。 如果反应中使

了含有双键的侧链的自由运动，阻止了进一步的氧化 用了植物油，则需要将植物油分别换算为相应的植物
交联，从而延长了树脂的实干时间，同时迅速上升的 油酸—COOH 的物质的量和甘油—O H 的物质的量，
玻璃化转变温度使得树脂的链段运动困难，也不利于 进入配方核算。
残余的溶剂从树脂体系中挥发，进一步延长了树脂的 醇过量 r 的值对最终树脂的相对分子质量和分布
实干时间。 综合考虑表干时间和实干时间，油度范围 有着重大的影响。 同时，在酸值一定的条件下，r 值也
在 40%~50%之间比较合适。 决定了最终树脂上羟基含量的多少。 这些因素都会直
接影响树脂的黏度，r 不足时甚至会导致反应体系胶
2.3 醇过量(r)对树脂和涂料性能的影响
化以及最终得到的漆膜的耐水性和干燥速率。 本研究
醇酸树脂在配方设计的过程中，多元醇中羟基的 在其他条件不变的情况下，考察了不同的醇过量值对

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