高固體份新型樹脂改性硝基清漆的研制

孫立德，李施揚，韓文超

（1.黑龍江省質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院，黑龍江 哈爾濱 150050；2.大慶油田有限責(zé)任公司 第七采油廠，黑龍江 大慶 163517）

高固體份新型樹脂改性硝基清漆是硝基清漆的替代產(chǎn)品。該漆是一種高固體份、高裝飾、高耐用出口家具及木制品的裝飾涂料。高固體份新型樹脂改性硝基清漆的關(guān)鍵是將原硝基清漆的固體份由30%提高到40%甚至更高。我們根據(jù)硝化纖維本身存在的-OH和-NO2基，通過交聯(lián)的方法，將硝基清漆用新型樹脂進行改性，使改性產(chǎn)物形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，提高固體份。

1 實驗部分

1.1 改性樹脂的合成

原料配比：單體1 10%～15%；過氧化苯甲酰1%～1.5%；單體2 11%～18%；二甲苯30%；丙烯酸2%～3%；醋酸丁酯20%～30%；苯乙烯10%～0%。

將溶劑投入反應(yīng)釜中，將各種活性單體和引發(fā)劑按一定的比例，以滴加的方式分批加入反應(yīng)釜中進行聚合反應(yīng)。在100～130℃分段保溫，整個反應(yīng)的時間約為8h。

1.2 硝化纖維素與樹脂混合基料的制備

將醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯和丁醇按配方要求依次加入反應(yīng)釜，攪拌均勻之后加入硝化纖維素攪拌溶解，待全溶后加入增塑劑混合均勻，并且透明后加入5260#樹脂、2158#樹脂攪拌均勻即得到硝化纖維與樹脂混合基料。

1.3 高固體份新型樹脂改性硝基清漆的合成

首先將硝化纖維素與樹脂混合的基料攪拌均勻。再將新型樹脂加入基料中邊加邊攪拌，使之充分發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。攪拌0.5h后檢驗基本性能，合格后過濾包裝即為成品。然后將兩種成品清漆的漆膜性能進行測試，新型樹脂改性硝基清漆與硝基清漆的性能對比見表1。

表1 新型樹脂改性硝基清漆與硝基清漆的性能Fig.1 Performance of nitrocellulose varnish and modified by new type resin

由表1可知，新型樹脂改性的硝基清漆原漆顏色更淺、干燥時間變短、固體含量增大許多、硬度提高了，新型樹脂改性硝基清漆的漆膜性能普遍比硝基清漆的性能提高改善了許多。

1.4 成品清漆的環(huán)保檢測

成品清漆的環(huán)保檢測見表2。

表2 新型樹脂改性硝基清漆的環(huán)保檢測結(jié)果Fig.2 Environmental protection detection results of itrocellulose varnish modified by new type resin

2 結(jié)果與討論

2.1 硝化纖維素與新型樹脂的交聯(lián)反應(yīng)

在硝化纖維素與新型樹脂的均相介質(zhì)中所發(fā)生的交聯(lián)反應(yīng)是在纖維素的表面，并發(fā)生更為有趣的形態(tài)反應(yīng)。

圖1 硝化纖維與新型樹脂的交聯(lián)反應(yīng)Fig.1 Cross linking reaction of nitrocellulose and new type resin

通過掃描電子顯微鏡表明，末交聯(lián)的硝化的硝化纖維素表面光滑。交聯(lián)率低于10%時，纖維素的光滑表面上有少量條紋狀的交聯(lián)物存在，當(dāng)交聯(lián)率達到77%時，有大量條紋狀的交聯(lián)物存在，并覆蓋與改性產(chǎn)物的整個表面。交聯(lián)側(cè)鏈的不斷增加，促進了更多更新的產(chǎn)物生成以致于在超分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)部生成連續(xù)的脊，所以在硝化纖維素微細結(jié)構(gòu)內(nèi)部所形成的某些均聚物是線型分子結(jié)構(gòu)，從而保證了產(chǎn)物的低粘度，高固體份。

2.2 單體配比對共聚物溶液互溶性的影響

在共聚物分子中有5種測基其極性大小順序為 -COOH＞-COOCH3＞-COOC4H9＞-C6H5＞-CH3。在新型樹脂的合成中，我們研究了極性最大的單體與極性最小的單體及引發(fā)劑用量變化對產(chǎn)物穩(wěn)定性的影響。

圖2 AA和BA及BPO用量變化與出現(xiàn)渾濁時間的關(guān)系Fig.2 Relationship of change of AA,BA and BPO and turbidity time

從圖2中可知，隨著單體用量的增加，共聚物溶液出現(xiàn)渾濁的時間縮短，而互溶性變差，溶液的體系就越不穩(wěn)定。引發(fā)劑用量越少，出現(xiàn)渾濁的時間越長，共聚物溶液越穩(wěn)定。為了得到透明而穩(wěn)定的共聚物溶液，除了選擇適當(dāng)?shù)娜軇┩猓€必須控制不同極性共聚物單體的配比及引發(fā)劑的用量。

2.3 溶劑的選擇

高固體份新型樹脂改性硝基清漆屬于揮發(fā)性漆，所以溶劑的組分也是重要的因素，溶劑選用醋酸乙酯、醋酸丁酯、助溶劑選擇丁醇，稀釋劑選用甲苯。溶劑、助溶劑和稀釋劑三組分中揮發(fā)速度有快、中、慢之別，它們的用量要平衡，以保證在干燥成膜之前成膜物任一組份不析出。否則會造成漆膜表面粗糙、失光等毛病。

2.4 加料順序?qū)|(zhì)量的影響

本漆所用原料與半成品有固體、液體和樹脂液，因此，加料順序一定要按操作步驟進行，為了調(diào)節(jié)粘度和固體份，混合溶劑可預(yù)留總量的約10%作為調(diào)整用。

3 結(jié)論

本文論述了高固體份新型樹脂改性硝基清漆的合成及理論問題的探討，該漆的合成裝置簡單、周期短、能耗低，有利于擴大生產(chǎn)。本漆廣泛用在出口家具表面的涂裝，達到歐洲環(huán)保要求，是具有推廣前景的產(chǎn)品。