玻璃涂料用醇溶性丙烯酸酯樹脂的合成

吳兵，皮丕輝，文秀芳，蔡智奇，鄭大鋒，程江，楊卓如

（華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣東 廣州 510640）

【現(xiàn)代涂層技術(shù)】

玻璃涂料用醇溶性丙烯酸酯樹脂的合成

吳兵，皮丕輝，文秀芳，蔡智奇，鄭大鋒，程江*，楊卓如

（華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣東 廣州 510640）

以乙醇為溶劑，合成了一種應(yīng)用于玻璃涂料的醇溶性丙烯酸酯樹脂。討論了含羥基和含羧基的功能性單體、單體滴加時間、反應(yīng)溫度、攪拌速率等工藝參數(shù)對樹脂醇溶性的影響，分析了單體轉(zhuǎn)化率的影響因素，同時研究了硅烷偶聯(lián)劑KH570的用量對單體轉(zhuǎn)化率、樹脂醇溶性和涂膜性能的影響，獲得了較優(yōu)的工藝條件：甲基丙烯酸甲酯(MMA)35 g、甲基丙烯酸丁酯(BM)15 g、丙烯酸乙酯(EA)3 g、α–甲基丙烯酸(MAA)6 g，引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)在單體中和溶劑中的用量分別為0.5 g和1.7 g，無水乙醇110 g、硅烷偶聯(lián)劑KH570 1.3 ～ 1.6 g，攪拌速率140 ～ 170 r/min，反應(yīng)溫度78.2 °C，單體滴加時間60 ～ 90 min，保溫時間3 h。1體積所制備的樹脂能與大于10體積的乙醇互溶，單體轉(zhuǎn)化率達到98%以上。以該樹脂制備的玻璃涂料，其涂膜泡水3 d不發(fā)白，硬度2H，附著力0 ～ 1級。

玻璃涂料；丙烯酸酯樹脂；醇溶性；硅烷偶聯(lián)劑；單體轉(zhuǎn)化率

1 前言

醇溶性樹脂是指能溶于醇類溶劑但不溶于水的天然樹脂或合成樹脂，是近年來得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的涂料組成基料樹脂[1-2]。醇溶性樹脂是一種環(huán)境友好的涂料樹脂，環(huán)保無毒，涂膜綜合性能優(yōu)良，在建筑涂料、工業(yè)、家具裝飾等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。其醇類溶劑包括乙醇、丙醇、正丁醇、異丁醇、乙二醇、丙二醇、1,4–丁二醇、異丙醇等。

乙醇是重要的有機溶劑，快干無毒、制備工藝成熟、便宜，被稱為涂料的“綠色溶劑”，近年來逐漸成為涂料中醇類溶劑的主要組分[3]。本文用無水乙醇作為聚合溶劑，用溶液聚合的方法合成了一種環(huán)境友好的醇溶性丙烯酸樹脂，并對影響樹脂醇溶穩(wěn)定性的一系列因素進行了考察。

2 實驗

2. 1 主要原料與儀器

甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BM)和丙烯酸乙酯(EA)，分析純，天津市福晨化學(xué)試劑廠；α–甲基丙烯酸(MAA)，化學(xué)純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；丙烯酸(AA)，化學(xué)純，偶氮二異丁腈(AIBN)、甲基丙烯酸–β–羥乙酯(β-HEMA)和丙烯酸–β–羥丙酯(β-HPA)，分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；無水乙醇，分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠；硅烷偶聯(lián)劑(KH570)，市售化學(xué)純。

Vector33型傅里葉變換紅外光譜儀，Bruker公司；Waters1515凝膠滲透色譜儀(GPC)，美國Waters公司。

2. 2 樹脂制備工藝條件

醇溶性樹脂制備工藝條件(AIBN1和AIBN2分別表示單體和溶劑中的引發(fā)劑)：

2. 3 合成方法

將裝有攪拌器、回流冷凝管、溫度計、滴液漏斗的四口瓶放入恒溫水浴鍋中，溫度設(shè)定在溶劑(乙醇)沸點之上。將0.3 ～ 1.0份引發(fā)劑與50 ～ 70份單體混合攪勻備用，將1 ～ 2份引發(fā)劑和100 ～ 110份溶劑投入到反應(yīng)裝置，升溫至回流。將混有引發(fā)劑的單體投入到滴液漏斗，將滴液漏斗安裝到反應(yīng)裝置中，在1 ～ 2 h內(nèi)滴完，繼續(xù)保溫3 ～ 4 h，出料。

2. 4 涂膜制備

取一定量樣品均勻涂覆在玻璃片上，并在室溫下靜置0.5 ～ 1.0 h。然后轉(zhuǎn)移到烘箱，在100 °C下烘干3 h，使涂膜完全實干。

2. 5 性能測試

2. 5. 1 樹脂醇溶性的測定

樹脂醇溶性反映了樹脂和乙醇相互溶解的難易程度。醇溶性越高，說明樹脂與乙醇相容度也越高。具體測試方法為：取1體積的樹脂溶液加入燒杯中，往其中逐量加入乙醇稀釋，溶液會慢慢由澄清變得渾濁，直至底部析出樹脂，即出現(xiàn)高分子溶液的穩(wěn)定性隨著濃度的降低而降低的現(xiàn)象。因此，醇溶性可以用能夠與 1體積樹脂穩(wěn)定互溶的乙醇的最大體積表示。該值越大，表明醇溶性越好。

2. 5. 2 樹脂涂膜的性能測試

涂膜硬度按照GB/T 6739–1996《漆膜硬度鉛筆測定法》測定，附著力按照GB/T 9286–1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗》，漆膜耐水性按照 GB/T 1733–1993《漆膜耐水性測定法》測定。

2. 5. 3 紅外表征

取5 cm × 5 cm的錫紙折成容器狀，將一定量的樹脂溶液倒入其中，然后置入100 °C烘箱中烘干，取出后冷卻至室溫，碾碎壓磨成粉狀，采用KBr壓片法壓片，然后采用Bruker公司的Vector33型傅里葉變換紅外光譜儀對共聚物進行紅外分析。

2. 5. 4 分子量測定

固體樹脂精確稱量后，溶解在四氫呋喃(THF)中，用 Waters1515凝膠滲透色譜儀(GPC)檢測樹脂分子量，配用R2414型示差檢測器。試驗中，以四氫呋喃(THF)為流動相，流速為1 mL/min，用窄分布的聚苯乙烯標樣作色譜柱的校準，用Waters Breeze軟件進行數(shù)據(jù)處理，檢測器溫度30 °C，分子量測定范圍為500 ～3 000 000。

2. 5. 5 單體轉(zhuǎn)化率的測定

單體轉(zhuǎn)化率的測定參照GB/T 1725–2007《色漆、清漆和塑料 不揮發(fā)物含量的測定》。

在反應(yīng)體系中加入1%的對苯二酚(阻聚劑)，冷卻至室溫，將試樣倒入已稱重的恒重鋁箔盤內(nèi)，控制稱樣量為1 g左右(精確至0.1 mg)，使試樣流布在鋁箔盤內(nèi)，形成一層均勻涂層，然后放入(120 ± 2) °C的恒溫鼓風(fēng)烘箱內(nèi)焙烘至恒重(精確至0.1 mg)。按下式計算轉(zhuǎn)化率：

式中，X為轉(zhuǎn)化率，%；m3為試樣質(zhì)量，g；m4為試樣干燥至恒重后的質(zhì)量，g；w1為聚合配方中除單體以外的不揮發(fā)組分的質(zhì)量分數(shù)，%；w2為配方中單體的質(zhì)量分數(shù)，w1、w2計算如下：

其中，m1為反應(yīng)體系中引發(fā)劑質(zhì)量，g；m2為反應(yīng)體系中對苯二酚質(zhì)量，g；mm為反應(yīng)體系中單體總質(zhì)量，g；mt為反應(yīng)體系總質(zhì)量，g。

3 結(jié)果與討論

3. 1 醇溶穩(wěn)定性的影響因素分析

為了合成出醇溶性樹脂，以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯為基本共聚單體。選擇功能性單體時，考慮帶羥基的和帶羧基的兩類單體。前者如β-HEMA和β-HPA，后者如甲基丙烯酸和丙烯酸。

3. 1. 1 含羥基的功能性單體對醇溶性的影響

按照樹脂制備基本配方，固定其他工藝參數(shù)不變，選擇β-HEMA和β-HPA為功能單體，考察其用量對樹脂體系的醇溶穩(wěn)定性的影響，結(jié)果如表1所示?？梢钥闯觯S著含羥基功能單體質(zhì)量分數(shù)的增加，樹脂醇溶性有所提高，但均較低。這說明添加含羥值的功能單體對提高樹脂醇溶性幫助不大。其原因可能是由于羥基電離能力較弱，在乙醇中難電離出氫離子。

表1 含羥基功能單體的用量對樹脂醇溶性的影響Table 1 Effect of dosage of OH-containing monomer on alcohol solubility of resin

3. 1. 2 含羧基的功能性單體對醇溶性的影響

按照配方，固定其他參數(shù)，選擇功能單體為含有羧基的MAA和 AA，分別考察2種單體的用量對樹脂體系的醇溶穩(wěn)定性的影響，結(jié)果如表 2所示。可以看出，隨著含羧基功能單體質(zhì)量分數(shù)的增加，樹脂醇溶性提高，而且其值較高。這是因為羧基在乙醇中容易電離出氫離子，促進聚合物溶脹溶解。當(dāng) MAA或者AA含量達到一定程度時，樹脂的醇溶性顯著提高，與乙醇呈現(xiàn)無限互溶的趨勢，比如 MAA質(zhì)量分數(shù)達到3.5%或者AA質(zhì)量分數(shù)達到2.5%時，與乙醇的互溶體積比大于1∶10(實際上呈現(xiàn)出無限互溶的趨勢)，說明醇溶性非常好。對于含量相同的丙烯酸單體和甲基丙烯酸單體，丙烯酸單體更能提高樹脂的醇溶性。這是因為甲基丙烯酸單體分子鏈上的羧基側(cè)端含有一個疏水性基團──甲基，削弱了羧基的親水能力。

表2 含羧基功能單體的用量對樹脂醇溶性的影響Table 2 Effect of dosage of COOH-containing monomer on alcohol solubility of resin

由此可知，比起羥基類單體，含羧基的功能單體更有助于提高樹脂的醇溶穩(wěn)定性，而且當(dāng) MAA或者AA含量達到一定含量時，醇溶性能夠達到十分理想的結(jié)果。同時，由于甲基丙烯酸有利于提高涂膜的硬度和附著力，并且在耐水性方面會比丙烯酸優(yōu)越。綜合考慮，本文選擇甲基丙烯酸作為功能性單體。此外，由于采用了帶有羧基的功能性單體，所得樹脂的耐水性不好。為此，必須添加另外一種耐水性功能單體。本實驗采用了常見的硅烷偶聯(lián)劑作為耐水性單體。

3. 1. 3 攪拌強度對樹脂醇溶性的影響

按照基本配方，以MAA為功能極性單體(用量為2.4%)，固定引發(fā)劑用量，體系反應(yīng)溫度、單體滴加時間和保溫時間等不變，單獨改變攪拌速率，所得樹脂的數(shù)均分子量和醇溶性如表 3所示?？梢钥闯?，隨著攪拌速率的提高，丙烯酸酯樹脂的數(shù)均分子量先增加后減少，但變化的區(qū)間很小，都在11 000 ～ 12 000之間，說明攪拌速率對丙烯酸酯樹脂的數(shù)均分子量影響不大。正因為如此，攪拌速率對丙烯酸酯樹脂的醇溶性幾乎沒有影響。

表3 攪拌速率對樹脂醇溶性和數(shù)均分子量的影響Table 3 Effect of stirring rate on alcohol solubility and number-average molecular weight of resin

由此可見，當(dāng)攪拌速率在80 ～ 250 r/min的區(qū)間內(nèi)變化，對樹脂的醇溶性和分子量的影響十分有限。但考慮到較高的攪拌速率有助于提高反應(yīng)溶劑無水乙醇的揮發(fā)、回流冷凝速率，維持反應(yīng)體系恒定的溫度，并且高攪拌速率有助于過量的引發(fā)劑AIBN的溶解(低攪拌速率對樹脂分子量的提高有益)。綜合考慮，確定攪拌速率在140 ～ 170 r/min之間較合適。

3. 1. 4 反應(yīng)溫度對樹脂醇溶性的影響

根據(jù)自由基聚合機理，溫度升高，引發(fā)劑的分解速度加快，生成了更多的自由基?；钚灾行亩嗔?，在單體濃度未改變的情況下，嫁接到每個活性中心的單體必然減少，故聚合度減小。因此，分子量隨著溫度的升高而降低。溫度每升高10 °C，聚合率增加3 ～ 4倍[4]。按照基本配方，以MAA作為功能極性單體(w = 2.4%)，固定引發(fā)劑用量、單體滴加時間、攪拌強度(140 ～170 r/min)和保溫時間等不變，單獨改變體系反應(yīng)溫度，考察反應(yīng)溫度在溶劑沸點上下區(qū)間內(nèi)得到的樹脂的溶液性狀，結(jié)果如表 4所示?？梢钥闯?，樹脂數(shù)均分子量隨著反應(yīng)體系聚合溫度的升高而降低。

表4 反應(yīng)溫度對樹脂數(shù)均分子量和溶液穩(wěn)定性的影響Table 4 Effect of reaction temperature on number-average molecular weight and solution stability of resin

由表 4可以看出，在低于沸點的反應(yīng)溫度下，得到的樹脂溶液不穩(wěn)定，久置會分層；隨著反應(yīng)溫度的升高，分層逐漸減弱。這說明升高溫度對反應(yīng)是有利的。因為溫度升高，樹脂分子量減小。當(dāng)加熱到溶劑沸騰時，反應(yīng)溫度不再變化。由于單體的存在，產(chǎn)生共沸現(xiàn)象，沸點不是乙醇的78 °C，而是78.2 °C。由表4看出，當(dāng)溫度升到溶劑回流溫度時，能夠得到穩(wěn)定均一的樹脂溶液。綜合上述考慮，確定本體系的最佳反應(yīng)溫度為溶劑回流溫度，即78.2 °C。

3. 1. 5 單體滴加時間對樹脂醇溶性的影響

在合成丙烯酸樹脂時，由于聚合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，加料時，一般均采取連續(xù)滴加的方式，以控制反應(yīng)物料的濃度。按照基本配方，固定其他參數(shù)不變，單獨改變滴加時間，研究其對所得樹脂數(shù)均分子量和醇溶性的影響，結(jié)果如表5所示。

表5 單體滴加時間對樹脂醇溶性和數(shù)均分子量的影響Table 5 Effect of monomer dripping time on alcohol solubility and number-average molecular weight of resin

一般而言，隨著單體滴加時間的延長，樹脂的分子量降低。這是由于單體滴加時間太短，滴加到反應(yīng)釜中的單體和引發(fā)劑不能完全反應(yīng)而逐漸積累，到一定程度后發(fā)生凝膠效應(yīng)，從而產(chǎn)生“爆聚”反應(yīng)，導(dǎo)致樹脂分子量迅速增大。更嚴重的是，此時引發(fā)劑會發(fā)生“籠閉效應(yīng)”[5]。這是由于引發(fā)劑被前期滴加的過多的單體分子和溶劑分子所包裹，從而無法擴散，使得樹脂的分子量分布很寬。單體滴加時間變長，反應(yīng)釜出現(xiàn)“饑餓”狀態(tài)[6]時，聚合反應(yīng)接近恒速聚合，得到的樹脂分子量較低、分布較窄。但滴加時間過長時，樹脂的分子量會增大，主要是由于已經(jīng)終止反應(yīng)的大分子聚合物被重新引發(fā)，繼續(xù)與其他單體或相互之間發(fā)生鏈的增長反應(yīng)，從而造成樹脂的分子量增大、分布變寬。表5顯示，滴加時間在1 ～ 2 h內(nèi)變動時，所得到的樹脂的醇溶性相當(dāng)，分子量變化也有限。說明單體滴加時間對本體系的影響較小。綜合考慮工藝操作的簡便性，確定單體滴加時間為60 ～ 90 min。

3. 2 單體轉(zhuǎn)化率的影響因素分析

3. 2. 1 引發(fā)劑濃度對單體轉(zhuǎn)化率的影響

從自由基聚合機理可知，引發(fā)劑的用量會影響樹脂的分子量。為了確定引發(fā)劑用量對樹脂醇溶穩(wěn)定性的影響，設(shè)計了對比試驗。按照基本配方，以甲基丙烯酸作為功能極性單體(w = 2.4%)，固定滴加時間(60 ～90 min)、反應(yīng)溫度(78.2 °C)、攪拌強度(140 ～ 170 r/min)和保溫時間(2 h)等不變，單獨改變?nèi)軇┲幸l(fā)劑AIBN的用量，所得結(jié)果如表6所示。

表6 溶劑中引發(fā)劑AIBN的用量對單體轉(zhuǎn)化率和樹脂性能的影響Table 6 Effect of dosage of initiator AIBN in solvent on monomer conversion rate and resin performance

從表 6可以看出，樹脂數(shù)均分子量隨著引發(fā)劑AIBN用量的增加而減小。這是因為隨著引發(fā)劑濃度的增加，引發(fā)劑分離出的活性自由基增多，在單體濃度一定的情況下，分子鏈的數(shù)量增多，鏈長變短，因此，分子量變小。同時可以看出，引發(fā)劑濃度對單體轉(zhuǎn)化率有一定的影響。由于聚合速率隨引發(fā)劑用量的提高而加快，故單體轉(zhuǎn)化率隨著引發(fā)劑用量的增加而增大。因為引發(fā)劑的濃度增加，自由基的生成速率增大，活性中心和增長鏈數(shù)增多，因此單體轉(zhuǎn)化率提高。雖然較大的分子量使涂膜性能好，但樹脂分子量的降低對溶液穩(wěn)定性有幫助。因此，為了獲得較好的醇溶性，同時獲得較高的單體轉(zhuǎn)化率，可適當(dāng)提高引發(fā)劑的用量。綜合考慮，確定溶劑中引發(fā)劑用量為1.7 g。

3. 2. 2 保溫時間對單體轉(zhuǎn)化率的影響

根據(jù)自由基聚合機理，單體滴加完畢后需要保溫一段時間。按照基本配方，固定其他參數(shù)不變，對保溫時間的長短做對比試驗，得到的結(jié)果如表 7所示。可以看出，分子量隨保溫時間的延長并無明顯變化，變化區(qū)間在11 000 ～ 10 000之間；轉(zhuǎn)化率則隨著反應(yīng)的進行而逐漸增高。從表中可以看出，單體轉(zhuǎn)化率在2 h就超過90%，在3 h即超過95%，之后隨著保溫時間的延長，轉(zhuǎn)化率提升幅度有限。由于保溫時間的長短對樹脂涂膜性能影響很小，從簡便性和經(jīng)濟角度考慮，確定保溫時間為3 h。

表7 保溫時間對樹脂數(shù)均分子量和單體轉(zhuǎn)化率的影響Table 7 Effect of temperature-maintaining time on numberaverage molecular weight and monomer conversion rate

3. 3 硅烷偶聯(lián)劑的加入對樹脂性能的影響

硅烷偶聯(lián)劑作為重要的功能性單體，對丙烯酸樹脂的耐水性提高有顯著作用。同時，添加硅烷偶聯(lián)劑有利于降低樹脂的黏度。為此，在其他條件不變(即MAA3.5%，引發(fā)劑1.32%，滴加時間60 ～ 90 min，反應(yīng)溫度78.2 °C、保溫時間2 h和攪拌速率140 ～170 r/min)的情況下，分別考察KH570的用量對單體轉(zhuǎn)化率、樹脂醇溶性和耐水性的影響，結(jié)果見表8。

表8 硅烷偶聯(lián)劑KH570用量對樹脂涂膜性能的影響Table 8 Effect of dosage of silane coupler KH570 on performances of resin coating

由表8看出，隨著KH570用量的增加，單體轉(zhuǎn)化率的變化幅度很小，均在94% ～ 96%之間，說明偶聯(lián)劑的加入對轉(zhuǎn)化率的影響不大。同時，硅烷偶聯(lián)劑的加入對附著力和硬度也無影響。但其用量對醇溶性的影響比較復(fù)雜：不添加偶聯(lián)劑的試樣與乙醇無限互溶；隨著硅烷偶聯(lián)劑用量的增加，醇溶性會先降低后升高，在用量達到1.3 g以上時，與乙醇的互溶比大于10，即無限互溶。不難看出，樹脂涂膜的耐水性隨著KH570用量的增加而明顯提高。因此，從耐水性的角度考慮，KH570的用量越大越好。因此，綜合考慮，KH570用量取1.3 ～ 1.6 g為宜，此時耐水性超過3 d，醇溶性大于10，涂膜性能比較理想。

3. 4 紅外光譜分析

按甲基丙烯酸甲酯35 g、甲基丙烯酸丁酯15 g、丙烯酸乙酯3 g、α–甲基丙烯酸6 g、引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)在單體中和溶劑中的用量分別為0.5 g和1.7 g、無水乙醇110 g、硅烷偶聯(lián)劑(KH570)1.3 ～ 1.6 g、攪拌強度140 ～ 170 r/min、反應(yīng)溫度78.2 °C、單體滴加時間60 ～ 90 min和保溫時間2 h制備的醇溶性丙烯酸樹脂的紅外光譜見圖1。

圖1 醇溶性丙烯酸樹脂的傅里葉變換紅外光譜Figure 1 FT-IR spectrum of the alcohol-soluble acrylate resin

由圖1可以看出，在3 624 ～ 3 271 cm-1處弱的吸收峰為羥基峰，2 952 cm-1為甲基的伸縮振動吸收峰，1 732 cm-1為羰基的特征峰，1 446 cm-1和1 387 cm-1為─CH2和─CH3的彎曲振動吸收峰，1 027 cm-1為Si─O─C的吸收峰，845 cm-1為Si─O─Si的吸收峰，1 630 cm-1處的雙鍵伸縮振動吸收峰及990 cm-1處的雙鍵面外彎曲振動吸收峰消失，說明雙鍵已經(jīng)打開，產(chǎn)物為MMA/BM/EA/MAA/KH570組成的共聚物。

4 結(jié)論

以乙醇為溶劑合成了醇溶性丙烯酸樹脂，對影響樹脂醇溶性和單體轉(zhuǎn)化率的因素進行了分析，獲得了較優(yōu)的工藝條件：甲基丙烯酸甲酯35 g、甲基丙烯酸丁酯15 g、丙烯酸乙酯3 g、α–甲基丙烯酸6 g、引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)在單體中和溶劑中的用量分別為0.5 g和1.7 g、無水乙醇110 g、硅烷偶聯(lián)劑(KH570) 1.3 ～ 1.6 g、攪拌強度140 ～ 170 r/min、溫度78.2 °C、單體滴加時間60 ～ 90 min和保溫時間3 h。由此工藝得到的樹脂醇溶性大于10，單體轉(zhuǎn)化率達到98%以上。以該樹脂制備的玻璃涂料，涂膜泡水3 d不發(fā)白，硬度2H，附著力0 ～ 1級。

[1] SATO H. Water or alcohol soluble printing ink composition: US, 4177076 [P]. 1979–04–12.

[2] 鄒文俊, 鐘文軍. 一種醇溶性樹脂及其制備方法: CN, 1737021 [P]. 2006–02–22.

[3] 張娓. 醇溶性聚丙烯酸酯的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能研究[D]. 北京: 北京化工大學(xué), 2005.

[4] 丁惠萍, 韓丹. 水性丙烯酸樹脂的研制[J]. 河北化工, 2008, 31 (2): 19-20.

[5] NORTH A M. The Collision Theory of Chemical Reaction in Liquids [M]. London: Methuen & Co. Ltd., 1964: 69-72.

[6] 曹貴平, 朱中南. “饑餓”反應(yīng)器中自由基聚合動力學(xué)(I)──關(guān)于長鏈假定適用性的討論[J]. 化工學(xué)報, 1996, 47 (1): 29-34.

Synthesis of alcohol-soluble acrylate resin for glass coating //

WU Bing, PI Pi-hui, WEN Xiu-fang, CAI Zhi-qi, ZHENG Da-feng, CHENG Jiang*, YANG Zhuo-ru

An alcohol-soluble acrylate resin applied to glass coatings was prepared with ethanol as solvent. The effects of process parameters, such as hydroxyl-containing and carboxyl-containing functional monomers, monomer dropping time, reaction temperature and stirring rate on the alcohol solubility of resin were discussed. The factors affecting the monomer conversion rate were analyzed, and the effect of dosage of silane coupler KH570 on the monomer conversion rate, alcohol solubility of resin and coating performance were studied. The optimal process conditions were obtained as follows: methyl methacrylate (MMA) 35 g, butyl methacrylate (BM) 15 g, ethyl acrylate (EA) 3 g, methacrylic acid (MAA) 6 g, 2,2′-azobis-(2-methylpropionitrile) as initiator 0.5 g in monomer and 1.7 g in solvent, absolute ethanol 110 g, silane coupler KH570 1.3-1.6 g, stirring rate140-170 r/min, reaction temperature 78.2 °C, monomer dropping time 60-90 min and temperature-maintaining time 3 h. One volume of the resin obtained can be solved in more than ten volumes of ethanol. The monomer conversion rate is up to 98%. The glass coating prepared from the resin feature a pencil hardness of 2H, adhesion of 0-1 grade, and no whitening after immersion in water for 3 d.

glass coating; acrylate resin; alcohol solubility; silane coupler; monomer conversion rate

School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China

TQ633

A

1004 – 227X (2011) 09 – 0055 – 05

2011–04–06

2011–04–20

吳兵（1987–），男， 湖北隨州人，在讀碩士研究生, 主要從事功能涂料研究。

程江，教授，博導(dǎo)，(E-mail) cejcheng@scut.edu.cn。

[ 編輯：韋鳳仙 ]