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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

表 4 醇过量(r)对树脂和漆膜性能的影响
醇过量（r）/%
性能
2 5 7 10 15 20
树脂黏度/（mPa · s） 树脂交联 65 300 45 240 33 210 22 450 13 060
表干时间/min / 48 52 67 85 110
实干时间/h 8 9 12 15 20
耐水/7 d ① / 无异常 无异常 轻微发白 发白 起小泡
① 为涂料涂布后，气干 24 h 之后进行测试。

树脂以及最终漆膜性能的影响，结果如表 4 所示。 其难以形成自由基而引发双键聚合交联，进一步减慢
从表 4 可以看出，当醇超量极低时(2%)，树脂在 的树脂的表干和实干时间。 同时，极性的羟基具有较
合成过程中就发生了交联.这是由于醇超量极低时，醇 好的亲水性， 醇过量的增加会降低醇酸树脂的耐水
酸树脂在反应未达到终点时就达到了反应的凝胶点 性。 综合考虑树脂的性能、涂料的施工性以及合成反
而导致交联固化。 随着醇过量值的慢慢增大，得到的 应的安全性， 醇过量的适宜范围在 7%~10%之间。
树脂黏度逐渐变小， 这是因为随着醇过量的增加，得
2.4 最终酸值对醇酸树脂和涂料性能的影响
到的树脂的相对分子质量逐渐变小。 同时，随着相对
分子质量的降低， 在相同的双键氧化交联速度下，交 水性醇酸树脂是利用树脂残余的羧基中和后产
联形成大分子网状结构的速度也变慢，体现为树脂的 生的羧酸盐来实现在水中的稳定性的，水性醇酸树脂
表干时间和实干时间延长。 此外，羟基的存在能够稳 的终点酸值要远远高于溶剂型醇酸树脂。 本研究考察
定水性醇酸树脂在自氧化过程中形成的过氧化氢，使 了不同的终点酸值对树脂的水溶性、贮存稳定性以及
表 5 终点酸值对树脂和漆膜性能的影响
-1
酸值/(mg KOH · g )
性能
20 25 30 35 45
水溶性 不相溶 乳白色 淡蓝色，透明 淡蓝色，透明 澄清透明
贮存稳定性 / 24 h 分层 50 °C 贮存，>30 d 50 °C 贮存，>30 d 50 °C 贮存，>30 d
耐水性/7d ① / 无异常 无异常 轻微发白 发白
① 为涂料涂布后，气干 24 h 之后进行测试。

漆膜耐水性的影响，结果如表 5 所示。 通过上述实验，本研究得到了气干性好，耐水性能
从表 5 可以看到，终点酸值对树脂的水溶性、贮存 优秀的水性醇酸树脂， 并将其应用到了钢材表面轻防
稳定性和耐水性有着很大的影响。 树脂的终点酸值低， 腐涂料中。 按照表 6 配制得到了单组份的自干漆，将制
残余羧基少，有机胺中和后形成的亲水性位点不够，树 备得到的白漆涂布在测试用标准钢板上， 在 25°C、
脂与水的相溶性差；随着终点酸值的提高，树脂与水的 50%相对湿度的条件下干燥，并进行相关性能的测试。
相溶性提高，贮存稳定性也相应的提高，但是耐水性下 表 6 水性醇酸自干漆白漆配方
降明显。 这是由于残余的亲水位点过多导致漆膜的吸 原料名称 w/%
水率上升所致。 由于醇酸树脂为气干型，交联后羧基依 水性醇酸树脂 30.0
流平剂 0.1~0.2
然残留在漆膜中， 酸值的提高对耐水性的影响远比烤
催干剂 1.0~1.5
漆型的树脂大。 在合成醇酸树脂时，在保证树脂与水的
白色浆(自制) 30.0~35.0
相溶性的前提下，应尽量降低酸值。 实验结果表明，树
消泡剂 0.2~0.3
脂的终点酸值控制在（30~35）mg KOH/g 之间能够取得
成膜助剂 4.0~5.0
水溶性、贮存稳定性以及耐水性的平衡。
去离子水 30.0~35.0
2.5 水性醇酸树脂在钢材表面轻防腐涂料中
通过各项检测，得到的涂膜气干性好，表干速度
的应用

48 探索研究 RESEARCH AND DEVELOPMENT