第七章 涂 料 Chapter 7 Coatings

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1 第七章 涂 料 Chapter 7 Coatings

2 第三节 涂料成膜物质 ----丙烯酸树脂的生产
一、概述 二、丙烯酸（酯）及甲基丙烯酸（酯）单体 三、丙烯酸树脂的配方设计 四、溶剂型丙烯酸树脂的生产 五、水性丙烯酸树脂的生产 六、辐射固化丙烯酸涂料的生产

3 一、丙烯酸树脂 Acrylic resin概述
丙烯酸树脂？ 丙烯酸 丙烯酸树脂定义：丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类 的均聚物，或与其他烯烃的共聚物。 3

4 一、概述 丙烯酸树脂 丙烯酸涂料特点： 耐光、耐候性 丙烯酸涂料应用： 轿车漆 丙烯酸涂料品种： 溶剂型、水性、无溶剂型丙烯酸涂料

5 常见单体 硬单体和软单体 功能性丙烯酸单体 含羧基单体 含羟基单体：羟乙基、羟丙基、羟丁基 含环氧基单体
二、丙烯酸（酯）及甲基丙烯酸（酯）单体 常见单体 硬单体和软单体 功能性丙烯酸单体 含羧基单体 含羟基单体：羟乙基、羟丙基、羟丁基 含环氧基单体

6 三、丙烯酸树脂的配方设计 （一）单体的选择 （二）玻璃化温度的设计 （三）引发剂的选择 硬单体 软单体 功能性单体 溶剂型丙烯酸树脂
水性丙烯酸树脂

7 三、丙烯酸树脂的配方设计 （四）溶剂的选择 溶解度参数：8.5-11 环保涂料：无三苯，低VOC （五）分子量调节剂

8 四、溶剂型丙烯酸树脂的生产 （一）丙烯酸树脂生产工艺和安全生产 1.生产工艺 溶液聚合、间歇釜反应器

9 涂料用成膜物质的生产工艺流程 引发剂配料 单体配料 回流冷凝系统 配料加料系统 聚合釜 后处理系统 真空系统 惰气系统 一个反应中心
成膜物质生产通用流程，不针对具体品种 麻雀虽小，五脏俱全：三传一反加分离 传热、传质（减压蒸馏）、流体输送（真空加料、提升物料） 两个工艺系统 聚合釜 两个辅助系统 后处理系统

10 ①聚合物生产工艺实例1 阻垢分散剂 丙烯酸-丙烯酰胺共聚物 配料加料系统 聚合方法：水溶液共聚合。 操作技术：单体、引发剂溶液同时滴加反应
丙烯酸、 (NH4)2S2O8 水溶液 氮气 管路 真空 管路 丙烯酰胺 水溶液 阻垢分散剂 丙烯酸-丙烯酰胺共聚物 聚合方法：水溶液共聚合。 操作技术：单体、引发剂溶液同时滴加反应 配料加料系统 回流冷凝器 氮 气 冷却水 去离子水 85~90℃ 蒸汽 反应釜 冷却水 生产操作程序是先用泵将适量的去离子水抽入到聚合反应器中，将计量的丙烯酰胺用适量的水 配制成稀丙烯酰胶水溶液并置于聚合反应器上的加料器中；将单体总质量分数7％-8％的过硫酸 铵与计量的丙烯酸和适量的水配成丙烯酸与过硫酸铵水溶液置于聚合反应器上的另一加料器中。 当反应器内的水温达到85—90℃时，开始同时滴加丙烯酰胶水溶液和丙烯酸混合液；保持反应温度， 在搅拌下约4—5h将单体溶液滴加完毕。在加入单体过程中，反应体系温度会自动升高，当升温速 度过快时，应向反应器夹套通入冷却水使反应温度控制在90℃左右。加完两种单体后，继续搅拌 反应0.5--1h，然后冷却反应液，即得共聚物产品。 冷凝水 下水道 均相溶液聚合 出 料 共聚物产品

11 ②聚合物生产工艺实例2 配料加料系统 阻垢分散剂 丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物 聚合方法：水溶液共聚合。 操作技术：引发剂溶液滴加反应 丙烯酸
(NH4)2S2O8 水溶液 丙烯酸 阻垢分散剂 丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物 聚合方法：水溶液共聚合。 操作技术：引发剂溶液滴加反应 配料加料系统 丙烯酸甲酯 氮气 管路 真空 管路 氮 气 去离子水 巯基乙酸 反应釜 15~25℃ 冷冻盐水 出料 均相溶液聚合 淡黄色共聚物液体

12 ③溶剂型丙烯酸树脂工艺流程 引发剂配料 回流冷凝系统 配料加料系统 单体配料 惰气系统 聚合釜 反应中心
成膜物质具体品种举例：丙烯酸树脂生产 聚合釜 反应中心

13 四、溶剂型丙烯酸树脂的生产 （一）丙烯酸树脂生产工艺和安全生产 1.生产工艺 2.质量控制 溶液聚合、间歇釜反应器 固含量 黏度 色泽 酸值
分子量分布：GPC

14 (二）热塑性丙烯酸树脂的生产 １、热塑性丙烯酸树脂特点 成膜过程中不发生进一步交联，依靠溶剂挥发干燥成膜； 非反应型涂料 2、配方分析
3、生产工艺

15 2、配方分析：表7-2 利用不同种类单体共聚调节性能 油溶性引发剂 硬单体 软单体 提高涂膜耐溶剂、耐油性能 01 甲基丙烯酸甲酯
序号 原料名称 用量 （质量份） 01 甲基丙烯酸甲酯 27.00 06 二甲苯 40.00 02 甲基丙烯酸正丁酯 6.000 07 S-100 5.000 03 丙烯酸 0.4000 08 二叔丁基过氧化物 04 苯乙烯 9.000 09 0.1000 05 丙烯酸正丁酯 7.100 10 软单体 提高涂膜耐溶剂、耐油性能

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17 3、生产工艺：表7-2 溶剂① -氮气置换-滴加单体及引发剂① -保温反应 -加入引发剂②和溶剂② -保温反应 配料加料系统 125℃ 蒸汽
管路 真空 管路 单体 引发剂① 配料加料系统 序号 原料名称 用量 （质量份） 01 甲基丙烯酸甲酯 27.00 02 甲基丙烯酸正丁酯 6.000 03 丙烯酸 0.4000 04 苯乙烯 9.000 05 丙烯酸正丁酯 7.100 06 二甲苯 40.00 07 S-100 5.000 08 二叔丁基过氧化物 09 0.1000 10 引发剂② 溶剂② 氮 气 冷却水 溶剂① 125℃ 蒸汽 反应釜 冷却水 冷凝水 下水道 均相溶液聚合 出 料 树脂产品

18 (三）热固性丙烯酸树脂的生产 1、热固性丙烯酸树脂特点 交联 交联型、反应型丙烯酸树脂 侧链含有可反应活泼官能团
自交联固化或与交联剂反应固化 交联 18

19 (三）热固性丙烯酸树脂的生产 2、反应型丙烯酸树脂类型 羟基丙烯酸树脂 羧基丙烯酸树脂 环氧基丙烯酸树脂 交联 19

20 含活泼官能团单体举例 丙烯酸羟乙酯 丙烯酸羟丙酯 N-羟甲基丙烯酰胺 N-丁氧甲基丙烯酰胺 20

21 五、水性丙烯酸树脂的生产 水性丙烯酸树脂主要类型：三种 （一）丙烯酸树脂水分散体 （二）丙烯酸树脂乳液 （三）丙烯酸树脂水溶液

22 （二）丙烯酸乳液的生产 1.概述 2.所用原材料 3.聚合方法及机理 4.影响聚合反应的因素 5.丙烯酸乳液生产工艺
6.丙烯酸乳液的生产及应用

23 6.丙烯酸乳液的生产及应用 丙烯酸乳液类型 苯丙乳液及组成 乙丙乳液（醋丙乳液）及组成 纯丙乳液及组成 有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液
有机氟改性丙烯酸乳液

24 六、辐射固化型丙烯酸涂料的生产 1.辐射固化丙烯酸酯涂料的特点 2.辐射固化丙烯酸酯涂料的组成 3.辐射固化丙烯酸酯涂料举例 优点 缺点
预聚物 光引发剂 活性稀释剂 助剂 3.辐射固化丙烯酸酯涂料举例