花椒籽油水性醇酸树脂的制备与性能研究

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醇酸树脂具有原料易得、工艺简单、漆膜性能优良等优点,是一种重要涂料用树脂。植物油作为一种可再生资源,是合成醇酸树脂的重要原料。而我国食用植物油供不应求,因此,合理开发一种价格低廉、可用于工业化原料的非食用油显得尤为重要。花椒籽作为花椒的副产物,含油量为2731%,来源广泛,是一种很好的油脂资源。花椒籽油(ZSO)属于半干性植物油,可以作为有机涂料原料。若以ZSO制备醇酸树脂,不仅可以增加花椒种植的附加值,还能降低醇酸树脂的生产成本。本文以ZSO制备了水性醇酸树脂,并以环氧树脂和聚氨酯分别对其性能进行了改性。通过分析比较各项影响漆膜性能的因素,从而对合成花椒籽油水性醇酸树脂的配方及工艺进行了优化;并采用FT-IR、粒径分析仪、TEM、TG和接触角测定仪等分别对树脂的结构、乳液粒径、热稳定性以疏水性进行了表征和分析。具体内容如下:(1)花椒籽油水性醇酸树脂(WA):以ZSO、三羟甲基丙烷(TMP)、苯酐(PA)、间苯二甲酸酐(IPA)、苯甲酸(BA)和偏苯三酸酐(TMA)等原料合成了环保型的WA。通过分析比较漆膜的各项性能,当油度为50%,醇超量为10%12.5%,最终酸值控制在6050 mgKOH/g,多元酸摩尔比n(PA):n(IPA):n(BA)=2:1:1时,得到的WA乳液粒径分布均匀,储存稳定性好,而且漆膜的干燥速度良好,光泽度、附着力和柔韧性优异,但硬度及耐水性不够理想。(2)环氧改性花椒籽油水性醇酸氨基烤漆(EWA-H):分别将环氧树脂E44和E20引入WA结构中,合成了环氧改性水性醇酸树脂(EWA),再将EWA与六甲氧基甲基三聚氰胺(HMMM)混合得到EWA-H。通过分析比较漆膜的各项性能,发现在第二步酯化反应时引入环氧树脂,且当E44和E20的含量分别控制在11.113.3%和13.817.5%时,制备的EWA乳液具备良好的储存稳定性。与WA相比,EWA各项性能均有了较大改善。当EWA和HMMM混合质量比为3:1时,在高温下固化的EWA-H漆膜,相比WA表现出优异的硬度和耐水性,以及良好的耐酸和耐碱性、热稳定性。(3)聚氨酯改性花椒籽油水性醇酸树脂(PUWA):以异佛二酮二异氰酸酯(IPDI)为改性剂,2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为水性单体合成了PUWA。通过分析比较漆膜的各项性能,当醇超量(r)为30%,n(-NCO):n(-COOH)为1.25:11.5:1,DMPA含量为7.5%时,得到的PUWA乳液具备良好的稳定性,漆膜具有优异的自干速度和良好的硬度、耐水性和耐酸性,与相比WA耐碱性也得到了改善。
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