高固体份新型树脂改性硝基清漆的研制
2012-02-07孙立德李施扬韩文超
孙立德，李施扬，韩文超
（1.黑龙江省质量监督检测研究院，黑龙江 哈尔滨 150050；2.大庆油田有限责任公司 第七采油厂，黑龙江 大庆 163517）
高固体份新型树脂改性硝基清漆是硝基清漆的替代产品。该漆是一种高固体份、高装饰、高耐用出口家具及木制品的装饰涂料。高固体份新型树脂改性硝基清漆的关键是将原硝基清漆的固体份由30%提高到40%甚至更高。我们根据硝化纤维本身存在的-OH和-NO2基，通过交联的方法，将硝基清漆用新型树脂进行改性，使改性产物形态结构发生变化，提高固体份。
1 实验部分
1.1 改性树脂的合成
原料配比：单体1 10%～15%；过氧化苯甲酰1%～1.5%；单体2 11%～18%；二甲苯30%；丙烯酸2%～3%；醋酸丁酯20%～30%；苯乙烯10%～0%。
将溶剂投入反应釜中，将各种活性单体和引发剂按一定的比例，以滴加的方式分批加入反应釜中进行聚合反应。在100～130℃分段保温，整个反应的时间约为8h。
1.2 硝化纤维素与树脂混合基料的制备
将醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯和丁醇按配方要求依次加入反应釜，搅拌均匀之后加入硝化纤维素搅拌溶解，待全溶后加入增塑剂混合均匀，并且透明后加入5260#树脂、2158#树脂搅拌均匀即得到硝化纤维与树脂混合基料。
1.3 高固体份新型树脂改性硝基清漆的合成
首先将硝化纤维素与树脂混合的基料搅拌均匀。再将新型树脂加入基料中边加边搅拌，使之充分发生交联反应。搅拌0.5h后检验基本性能，合格后过滤包装即为成品。然后将两种成品清漆的漆膜性能进行测试，新型树脂改性硝基清漆与硝基清漆的性能对比见表1。
表1 新型树脂改性硝基清漆与硝基清漆的性能Fig.1 Performance of nitrocellulose varnish and modified by new type resin
由表1可知，新型树脂改性的硝基清漆原漆颜色更浅、干燥时间变短、固体含量增大许多、硬度提高了，新型树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许多。
1.4 成品清漆的环保检测
成品清漆的环保检测见表2。
表2 新型树脂改性硝基清漆的环保检测结果Fig.2 Environmental protection detection results of itrocellulose varnish modified by new type resin
2 结果与讨论
2.1 硝化纤维素与新型树脂的交联反应
在硝化纤维素与新型树脂的均相介质中所发生的交联反应是在纤维素的表面，并发生更为有趣的形态反应。
图1 硝化纤维与新型树脂的交联反应Fig.1 Cross linking reaction of nitrocellulose and new type resin
通过扫描电子显微镜表明，末交联的硝化的硝化纤维素表面光滑。交联率低于10%时，纤维素的光滑表面上有少量条纹状的交联物存在，当交联率达到77%时，有大量条纹状的交联物存在，并覆盖与改性产物的整个表面。交联侧链的不断增加，促进了更多更新的产物生成以致于在超分子结构的内部生成连续的脊，所以在硝化纤维素微细结构内部所形成的某些均聚物是线型分子结构，从而保证了产物的低粘度，高固体份。
2.2 单体配比对共聚物溶液互溶性的影响
在共聚物分子中有5种测基其极性大小顺序为 -COOH＞-COOCH3＞-COOC4H9＞-C6H5＞-CH3。在新型树脂的合成中，我们研究了极性最大的单体与极性最小的单体及引发剂用量变化对产物稳定性的影响。
图2 AA和BA及BPO用量变化与出现浑浊时间的关系Fig.2 Relationship of change of AA,BA and BPO and turbidity time
从图2中可知，随着单体用量的增加，共聚物溶液出现浑浊的时间缩短，而互溶性变差，溶液的体系就越不稳定。引发剂用量越少，出现浑浊的时间越长，共聚物溶液越稳定。为了得到透明而稳定的共聚物溶液，除了选择适当的溶剂外，还必须控制不同极性共聚物单体的配比及引发剂的用量。
2.3 溶剂的选择
高固体份新型树脂改性硝基清漆属于挥发性漆，所以溶剂的组分也是重要的因素，溶剂选用醋酸乙酯、醋酸丁酯、助溶剂选择丁醇，稀释剂选用甲苯。溶剂、助溶剂和稀释剂三组分中挥发速度有快、中、慢之别，它们的用量要平衡，以保证在干燥成膜之前成膜物任一组份不析出。否则会造成漆膜表面粗糙、失光等毛病。
2.4 加料顺序对质量的影响
本漆所用原料与半成品有固体、液体和树脂液，因此，加料顺序一定要按操作步骤进行，为了调节粘度和固体份，混合溶剂可预留总量的约10%作为调整用。
3 结论
本文论述了高固体份新型树脂改性硝基清漆的合成及理论问题的探讨，该漆的合成装置简单、周期短、能耗低，有利于扩大生产。本漆广泛用在出口家具表面的涂装，达到欧洲环保要求，是具有推广前景的产品。
