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丙烯酸树脂：如何根据涂料配方选择合适的丙烯酸树脂？
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2025-06-17 | 8 次浏览 | 分享到:
丙烯酸树脂在涂料行业中扮演着至关重要的角色。它们有助于在许多丙烯酸树脂涂料配方中实现最佳性能、耐久性和美观度。其独特的性能组合使其成为各种应用中不可或缺的一部分。目前市场上有各种各样的丙烯酸树脂涂料，它们基于不同的化学性质、分子量和功能改性。因此，为您的特定应用选择合适的丙烯酸树脂可能颇具挑战性。

  丙烯酸树脂在涂料行业中扮演着至关重要的角色。它们有助于在许多丙烯酸树脂涂料配方中实现最佳性能、耐久性和美观度。其独特的性能组合使其成为各种应用中不可或缺的一部分。

目前市场上有各种各样的丙烯酸树脂涂料，它们基于不同的化学性质、分子量和功能改性。因此，为您的特定应用选择合适的丙烯酸树脂可能颇具挑战性。

在本指南中，我们将解析丙烯酸树脂如何成为配方师的有力选择。我们还将讨论选择合适丙烯酸树脂时需要考虑的关键因素，以帮助您针对特定应用做出明智的决策。


什么是丙烯酸树脂？

定义


丙烯酸树脂是涂料行业使用的合成聚合物。它们作为粘合剂，构成丙烯酸涂料和油漆配方的基料。它们在硬度、柔韧性和耐久性之间实现了极佳的平衡。这使得丙烯酸涂料和油漆适用于建筑涂料、工业涂料、汽车涂料和装饰涂料。

化学结构


丙烯酸树脂是一种含有丙烯酸单体的聚合物材料。这些聚合物衍生自丙烯酸、甲基丙烯酸或其酯。它们可以通过引入不同的化学基团（R基团）进行功能化。

丙烯酸类单体甲基丙烯酸基单体
典型的丙烯酸单体：丙烯酸基（左）、甲基丙烯酸基（右）



其他丙烯酸酯单体也可以加入聚合物链中。它们有助于实现不同的性能或降低成本。丙烯酸酯的分子结构可以是线性、支链或交联的。

典型性能概况


丙烯酸树脂在涂料行业中的性能包括：

  • 有溶液、分散体或固体形式

  • 良好的耐化学性和耐光化学性

  • Tg（玻璃化转变温度）

  • 平均分子量和分子量分布

  • 优异的透明度和保色性

  • 卓越的抗紫外线辐射和环境退化能力

  • 对各种基材具有良好的附着力

  • 具有出色的抗黄变、抗粉化和抗开裂性能

  • 可溶于水基 和 溶剂基体系


这些参数会影响树脂的粘度和分散性等性能，也可能影响最终丙烯酸涂层/薄膜的柔韧性和硬度等性能。

丙烯酸树脂的种类


根据其成分，我们可以将丙烯酸树脂分为两类：

纯丙烯酸树脂

这些仅含有丙烯酸单体。每个单体上可能有不同的官能团（R基团）。最常见的包括：

  • 简单的氢原子，导致聚合物中存在羧基。


  • 非反应性基团，例如仅含有碳和氢的烷基链。这些基团可以防止与其他化合物发生反应，从而提高树脂的耐化学性。


  • 反应性基团含有羟基，可与异氰酸酯或三聚氰胺发生反应。有些反应性基团含有缩水甘油基（环氧基团），可与胺和羧酸发生反应。这些基团使聚合物链之间形成键合，从而形成更坚固的聚合物材料。


  它们会影响树脂的性质、应用以及最终获得的丙烯酸涂层/薄膜的性能。氢键官能化和羧基的存在可以提高其在基材上的附着力。大量的羧基也有助于树脂在水中的溶解。为了获得具有特定性能的树脂或降低其成本，可以将不同的单体加入到丙烯酸聚合物中。

复合丙烯酸树脂

  苯乙烯是最常用的单体，由此生成的树脂被称为苯乙烯-丙烯酸树脂。苯乙烯单体比丙烯酸单体便宜得多。众所周知，苯乙烯-丙烯酸树脂可以提高耐水性和耐碱性，并提高硬度。然而，苯乙烯-丙烯酸树脂经常会变黄和粉化。这些严重的问题降低了它们的潜在应用价值。

复合丙烯酸树脂的子类型

在我们的仓库中，有多种丙烯酸聚合物和共聚物， 选择您所需的丙烯酸树脂类型，用于您的丙烯酸涂料配方。轻松下载技术资料并索取样品。

丙烯酸树脂的三种主要形式

丙烯酸树脂有三种不同的形态：热塑性树脂、交联树脂和乳胶树脂。每种形态都有其独特的特性、功能和用途，使其各有千秋。下面我们将分别解释丙烯酸树脂的不同形态。


热塑性丙烯酸树脂

构成树脂的聚合物不含任何反应性基团。因此，聚合物链未交联。为了改善不同聚合物链之间的相互作用，通常使用高分子量聚合物。热塑性树脂通常会软化，并可随着温度升高而重新成型。这一特性使其成为某些工业工艺的理想选择，例如：

  • 注塑成型，

  • 压缩成型，或 

  • 挤压


下面给出的是热塑性树脂的物理形态、功能、特性和应用。

热塑性丙烯酸树脂
物理形态可制成小珠、薄片、高固含量、粘稠溶液或分散体
功能化丙烯酸单体上无反应基团
特性耐水、耐黄变、保光、快干、耐碱性、附着力佳 
应用油墨、需要金属保护的外部应用以及粘合剂


交联树脂

交联树脂可以通过固化来促进不同聚合物链之间的化学相互作用。固化可以形成更复杂的聚合物结构和更坚固的材料。固化可以在不同的条件下进行，主要取决于聚合物中存在的活性基团。

在活性基团存在的情况下，丙烯酸树脂可以交联。这些基团允许两种不同的聚合物链之间相互作用。这可以在特定温度下或在紫外线照射下发生。也可以添加催化剂来促进和加速化学反应。

我们可以区分两种类型的交联体系：

外部交联树脂

它们需要固化剂，一种能与聚合物发生反应的化学物质。在这种情况下，R基团通常是羟基官能化的链。它允许与三聚氰胺或异氰酸酯固化剂发生反应。这种配方（树脂+固化剂）可以在它们已经混合的情况下提供，如下所示：

  • 双组分系统（2K）

  • 单组分系统 1K


双组分涂料尤其适用于无法在烤箱中加热的情况。单组分涂料中，异氰酸酯固化剂可以被“封闭”，或在室温下不发生反应。树脂固化仅在烤箱中较高温度下进行（烘烤涂料）。

羧基也存在于交联树脂的聚合物链上或以游离丙烯酸的形式存在。它们可以作为固化反应的催化剂，并提高涂层附着力。此外，其他固化剂（例如环氧树脂）可以与羧基发生反应。这些交联丙烯酸树脂可以存在于溶剂相中，但如果聚合物中的羧基数量足够多，它们就可以溶于水。在这种情况下，它们通常被称为水稀释性树脂。在水性体系中，还可以添加助溶剂以提高树脂的相容性。

最后，还提供热固性丙烯酸树脂乳液。乳液通常具有以下特性：

  • 与水稀释型产品相比，相同粘度下固体含量更高，

  • 耐碱性通常更好，因为它们需要较少的羧基


自交联树脂

丙烯酸树脂有自交联版本（溶剂型或水性）。共聚物结构中的一些R基团是封闭型酰胺基（烷氧基甲基丙烯酰胺），例如N,N-双丁氧基甲基酰胺。在固化过程中，它们与共聚物上的羟基发生反应，形成交联网络。固化通常在高温烘箱中进行。

与使用固化剂交联的树脂相比，自交联树脂具有：

  • 硬度增加

  • 光泽度，以及

  • 耐化学性


下面给出的是交联丙烯酸树脂的物理形式、功能、特性和应用。

交联树脂
物理形态可用作溶剂溶液、水稀释剂、水分散体
功能化丙烯酸单体上的反应基团（羟基、羧基）
固化剂的存在（环氧树脂、三聚氰胺、异氰酸酯）
与功能化特定基团（烷氧基甲基丙烯酰胺）自交联
特性优异的机械强度、良好的耐久性、耐候性、耐化学性、柔韧性、光泽保持性、硬度增加
应用工业（汽车、OEM、罐头涂料）、烘干涂料、家电和白色家电

丙烯酸乳液


溶剂型丙烯酸树脂中，树脂溶于溶剂或溶剂混合物中。而水性树脂则在水中配制而成。乳液是一类非常特殊的水性树脂。乳胶是丙烯酸树脂的乳液，一旦水分蒸发，就会变得防水。

丙烯酸乳液是丙烯酸聚合物颗粒在水中的乳液。有些丙烯酸乳液可以与固化剂交联。聚结是乳胶获得漆膜或涂层的主要机制。

施工后，将乳胶晾干，水分蒸发。聚合物颗粒相互接触、相互作用并聚结形成连续的薄膜。为了获得聚结和良好的涂膜，聚合物的玻璃化转变温度 (Tg) 需要低于成膜温度。这允许颗粒变形和聚合物分子扩散。因此，最低成膜温度 (MFFT) 是选择丙烯酸乳液时需要考虑的重要参数。

以下介绍丙烯酸乳胶的物理形态、功能化、性能和应用。

丙烯酸乳胶
物理形态可用作水乳剂
功能化聚结是获得薄膜的主要机制。然而，活性基团（羟基、缩水甘油基、羧基……）可以引入树脂（R基团）中，从而实现进一步交联。
特性耐黄变、保光、耐碱性、柔韧性，使用 pH 缓冲剂提高乳液稳定性
应用建筑墙面涂料、砖石涂料、工业涂料和汽车涂料

影响丙烯酸树脂选择的因素

玻璃化转变温度（Tg）

玻璃化转变温度(Tg)是指聚合物材料从玻璃态固态转变为液态的温度。丙烯酸树脂的 Tg 由树脂配方决定。该参数对最终丙烯酸树脂漆膜的硬度/柔韧性至关重要。以下规则有助于选择具有合适 Tg 的丙烯酸树脂配方：

  • 单体的存在 - 甲基丙烯酸酯单体的Tg高于丙烯酸酯单体。

  • 交联剂类型 - 三聚氰胺或异氰酸酯

  • 交联度——2个聚合物链之间的交联数

  • R 基团的性质 - 反应性或非反应性


值得注意的是，丙烯酸树脂的玻璃化转变温度（Tg）越高，所得薄膜越硬（柔韧性越差）。

粘度


丙烯酸树脂的粘度取决于其固含量。然而，聚合物的平均分子量和分子量分布也会产生影响。通常适用以下规则：

  • 对于相同的固体含量，聚合物的平均分子量越高，粘度就越高。

  • 当平均分子量相同时，分子量分布越窄，粘度越低。


值得注意的是，平均分子量对乳胶乳液的粘度没有影响。在这种特定情况下，粘度取决于粒径和粒径分布。

羟值

羟值是衡量丙烯酸树脂羟基官能团化反应性的指标（即可用的OH基团数量）。通常以KOH质量（mg）表示，该质量相当于1g树脂乙酰化过程中反应的乙酸量。羟值越高，反应性越高（从而交联的可能性也就越大）。

酸值

酸值是衡量共聚物中羧基数量的指标。通常以中和1克树脂所需的KOH量表示（参见DIN 53402或ISO 2114）。羧基数量会影响树脂的附着力和水溶性。酸值越高，羧基数量越多。

最低成膜温度

最低成膜温度（MFT）是丙烯酸乳胶导致材料破裂而不是连续膜的最低温度。

  • 对于用于建筑应用（墙面涂料）的丙烯酸乳胶，最低成膜温度 (MFFT) 通常低于 5°C。

  • 对于专为工业应用而设计的乳胶，由于采用烤箱固化，因此最低成膜温度 (MFFT) 可以更高。


pH值（适用于水基或分散体）


水性丙烯酸树脂通常用酸性或碱性缓冲液中和，以提高树脂的稳定性。在涂料配制过程中，pH值可能会发生变化，导致分散体变得不稳定并发生凝聚：

  • 如果初始 PH 值为酸性，则可能会有颗粒凝聚的风险。

  • 如果 pH 值为碱性，分散体通常可以耐受较高的 pH 值，但不能耐受较低的 pH 值。


丙烯酸树脂的可持续性

丙烯酸树脂确实可以通过以下方式变得更具可持续性：

  1. 水性丙烯酸涂料显著减少挥发性有机化合物 (VOC) 的排放。这改善了空气质量，并减少了对环境的影响。一些先进的丙烯酸涂料可以分解空气污染物，从而创造更清洁的环境。

  2. 基于可再生或可回收材料的丙烯酸树脂的开发。与传统的石油基丙烯酸树脂相比，生物基丙烯酸树脂的碳足迹更低。

  3. 我们正在努力提高丙烯酸树脂的生物降解性，同时不影响其性能。

  4. 目前正在研究如何制造更具可持续性的丙烯酸单体和聚合工艺。低温固化的丙烯酸树脂可降低应用过程中的能耗。

  5. 许多丙烯酸树脂的配方符合严格的环境标准和绿色建筑认证。部分等级还符合REACH、TSCA和FDA 法规。




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