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環氧酯改性水性丙烯酸樹脂的制備及漆膜性能分析（五）
2.2環氧酯用量對水性丙烯酸樹脂性能的影響
2.2.1樹脂酸值
隨著環氧酯用量的增加,混合物的酸值降低,這是由于加人的環氧酯用量增加,稀釋了混合物中AA的占比,故酸值呈現一個減小的趨勢。升溫反應后混合物酸值明顯低于未升溫混合物酸值,這是因為在較高反應溫度下,AA中的羧基和環氧基團發生了反應,消耗了部分羧基,導致了酸值的降低。隨著環氧酯用量的增加,環氧酯中未反應的環氧基團數量增多,這會增長AA中的羧基和環氧基團酯化這一副反應的發生,導致酸值減小程度變大。
2.2.2穩定性、粒徑、黏度分析
TSI曲線可探究物質老化時間對穩定性的影響，TSI越小,物質穩定性越高。隨著時間的延長,若物質的TSI值呈現出先增加后平緩的趨勢,則表明物質老化到一定時間后趨于穩定。由圖5(a)可知,隨著環氧酯用量的增加,水性丙烯酸樹脂穩定性指數呈現先減小后增大的趨勢。當環氧酯用量在25%~35%時,水性丙烯酸樹脂穩定性好,原因可能是合成樹脂中的親水結構和疏水結構達到一個**的比例。當環氧酯用量在35%~45%時,水性丙烯酸樹脂穩定性變差,可能是因為環氧酯用量過多,環基團數量增多,產生的交聯位點增多,凝膠率增大,在較高的溫度下環氧基團會消耗部分羧基,且隨著環氧酯用量的增加,聚合物中苯環結構和桐油酸長碳鏈結構增多,都會導致樹脂的親水性變差,樹脂在水中的分散不穩定,穩定性變差。因此,當環氧酯用量為35%時,改性水性丙烯酸樹脂穩定性較好,老化時間為1h時,TSI為1.52。
在自乳化過程,聚合物中的疏水鏈段會對乳膠粒的親水性和分散性造成影響。由圖5(b)可知,隨著環氧酯用量的增加,粒徑呈現變大的趨勢,當環氧酯用量在25%~35%時,3組水性丙烯酸樹脂平均粒徑相差不大，在30nm左右。但當環氧酯用量在40%~45%時,樹脂平均粒徑急劇增大,在120nm左右,這是由于聚合物中苯環結構和桐油酸長碳鏈結構增多,聚合物疏水性增強,同時隨著環氧酯用量的增加,環氧基團數量增多,在較高溫度下,發生丙烯酸中的羧基和環氧基開環消耗親水基團這一副反應,導致親水基團數量降低,聚合物在水中的分散困難,致使乳膠顆粒變大,平均粒徑增大。
一般情況下,樹脂的黏度越小越好,在生產和水分散過程更方便,從樹脂和涂料性能方面考慮,黏度越大的樹脂,其涂層綜合性能會更優。由圖5(c)分析可知,隨著剪切速率的增大,樹脂的表觀黏度呈現出由急劇降低到逐漸平穩的趨勢,這是由于大分子鏈在剪切作用下發生取向排列,表明這種乳液是一種具有“剪切變稀”特性的假塑性液體。當環氧酯用量為25%時,制備的環氧改性水性丙烯酸樹脂的黏度*小,隨著環氧酯用量的增加,黏度也隨之變大,這是由于環氧酯用量的增加,提供了更多的反應活性位點，表現為聚合物相對分子質量增大,黏度變大。
2.2.3相對分子質量改性
不同環氧酯用量的樣品相對分子質量相差不大,均在4000左右。由于是自由基接枝反應,環氧酯提供的活性反應位點多,導致相對分子質量分布系數均較大。隨著環氧酯用量的增加,相對分子質量和相對分子質量分布系數大都增加,這是因為隨著反應物濃度的增加,提供了更多的反應活性位點,增加了分子間活性中心的碰撞概率,反應效率提高。但TEA-45的相對分子質量相較于TEA-40有所降低,這是由于聚合時丙烯酸類單體的用量是固定的,當環氧酯用量增大到45%時,環氧酯用量的增加并不能使相對分子質量增大,反而出現略微減小的趨勢。
（未完待續）
來源：陜西科技大學化學與化工學院、西陜西省輕化工助劑重點實驗室、涂料工業，邁愛德編輯整理
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