余呂宏

摘 要：綜述了近年來(lái)水性丙烯酸酯涂料的改性方法和應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)不同的改性特點(diǎn)，可以克服水性丙烯酸酯的不足，制備出具有優(yōu)異特性的復(fù)合型涂料樹(shù)脂。重點(diǎn)介紹了常見(jiàn)共聚或共混改性技術(shù)，同時(shí)結(jié)合新型的石墨烯和納米改性技術(shù)，展望未來(lái)水性丙烯酸酯涂料沿著環(huán)保，多功能化的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：水性涂料;丙烯酸酯;納米改性

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水性涂料的發(fā)展日益受到人們的重視，因此水性涂料也替代了部分溶劑型涂料，成為不同領(lǐng)域的關(guān)注重心。而在種類繁多的涂層材料，如有機(jī)化合物涂料，無(wú)機(jī)化合物涂料，有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合涂料等，丙烯酸酯涂料發(fā)展尤為快速。丙烯酸酯涂料不僅可以提高材料的表觀硬度，而且具有優(yōu)異的光澤性和保色性，廣泛應(yīng)用于家電、日用品以及交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。

本文主要是整合了7種水性丙烯酸酯涂料的改性方法和應(yīng)用，如環(huán)氧樹(shù)脂改性、有機(jī)氟改性、有機(jī)硅改性、聚氨酯改性、交聯(lián)改性、石墨烯改性和納米材料改性等，簡(jiǎn)述其機(jī)理和優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)其發(fā)展進(jìn)行了展望。

水性丙烯酸樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。性丙烯酸酯樹(shù)脂結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于含有一定比例的羥基和羧基，因此與其他樹(shù)脂涂料相比，具有良好的耐水性和抗污性，而且具有優(yōu)異的光澤性。但在實(shí)際應(yīng)用中也有一些缺點(diǎn)限制了丙烯酸樹(shù)脂的使用，如耐溶劑性差、附著力較低和耐高低溫性能不佳等問(wèn)題，特別在水性涂料中問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，可以通過(guò)改性的方法，提高水性丙烯酸樹(shù)脂的使用領(lǐng)域。

1 環(huán)氧樹(shù)脂改性

由于環(huán)氧樹(shù)脂樹(shù)脂做出涂料后，具有良好的物理機(jī)械性能、附著力和耐候性能，因此采用物理共混或化學(xué)接枝改性的方法，都可以得到兼顧兩者優(yōu)勢(shì)的涂料，但由于兩者相容性較差，貯存期很短，穩(wěn)定性不佳，因此通常采用化學(xué)接枝的方法。目前，采用環(huán)氧樹(shù)脂改性的水性丙烯酸樹(shù)脂主要適用于汽車部分零件的表面涂層、以及食品和飲料容器的內(nèi)壁涂層等。

2 有機(jī)氟化合物改性

由于有機(jī)氟材料具有優(yōu)異的耐化學(xué)性、耐候性和低毒性，因此采用有機(jī)氟改性的方法，將電負(fù)性大的氟原子接枝至涂層當(dāng)中，大大降低涂層的表面張力，可以使得材料具有良好的耐污性和耐油性。與其他改性方法相比，有機(jī)氟改性的水性丙烯酸酯樹(shù)脂，不僅具有低表面能，而且耐候性出色，因此適用于航空航天、造船工業(yè)、汽車工業(yè)和新型建筑等新興領(lǐng)域。例如法國(guó)的阿托菲納（ATOFINA）公司研發(fā)的有機(jī)氟化合物改性的水性丙烯酸涂料，已正式投產(chǎn)，并表現(xiàn)出良好的綜合性能。

3 有機(jī)硅化合物改性

由于有機(jī)硅材料具有良好的耐低溫性、和耐鹽霧性能，因此采用有機(jī)硅改性的方法，不僅解決了丙烯酸樹(shù)脂低溫變脆的問(wèn)題，而且大大提高涂料的海上環(huán)境的耐受性。Park H.S.等采用3-丙基三甲氧基硅烷（MPTS）單體與不同的丙烯酸樹(shù)脂單體進(jìn)行聚合，制備成含量為30% 3-丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸樹(shù)脂，改性后的樹(shù)脂涂料，不僅具有良好的光澤性，而且具有優(yōu)異的耐候和耐鹽霧性。目前，有機(jī)硅改性的水性丙烯酸樹(shù)脂主要應(yīng)用于服裝工業(yè)和海洋工業(yè)，如紡織印花、皮革涂層、碼頭和海洋設(shè)施防腐等領(lǐng)域。

4 聚氨酯樹(shù)脂改性

由于聚氨酯樹(shù)脂單體結(jié)構(gòu)眾多，可以由一種或多種多元醇和氨基化合物聚合而成，因此可以得到軟硬可調(diào)的多功能材料。而聚氨酯改性后的丙烯酸樹(shù)脂不僅具有良好的耐溶劑性和柔韌性，而且具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐化學(xué)性能，與其他改性樹(shù)脂相比，成本較低、使用方便，目前已實(shí)現(xiàn)連續(xù)性工業(yè)化生產(chǎn)，具有良好的商業(yè)價(jià)值。聚氨酯改性丙烯酸酯主要有三種方法，分別是物理共混、核-殼乳液共聚法和原位乳液聚合法。其中原位乳液聚合法是至今應(yīng)用最廣泛的生產(chǎn)方法，在體系中添加的無(wú)機(jī)物引發(fā)單體聚合，從而得到復(fù)合樹(shù)脂。目前主要適用于汽車輪轂、膠黏劑、油墨、建筑涂料等領(lǐng)域。

5 交聯(lián)改性

由于丙烯酸酯樹(shù)脂中含有大量的丙烯酸或酯類單體，因此以乙烯基單體作為交聯(lián)基礎(chǔ)點(diǎn)，通過(guò)外添加的交聯(lián)助劑或者產(chǎn)生內(nèi)交聯(lián)的方式，可以大大提高成型涂層的力學(xué)性能和耐候性能。其中最常用的是雙丙酮丙烯酰胺，該單體容易與α-H發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，因此可以與環(huán)氧、肼類端基小分子反應(yīng)。據(jù)研究，己二酸二酰肼作為交聯(lián)劑，可以很好的與雙丙酮丙烯酰胺發(fā)生反應(yīng)，通過(guò)兩者結(jié)合改性的水性丙烯酸酯涂層，不僅有良好的力學(xué)性能、耐候性能和抗污性能，而且毒性低，污染少，是一種新型的環(huán)境友好型涂料，目前可用于木器涂層和建筑涂料中。

6 石墨烯改性

由于石墨烯材料具有質(zhì)輕、高輕度，良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能等特點(diǎn)，因此通過(guò)石墨烯改性的水性丙烯酸樹(shù)脂不僅具有優(yōu)異的耐化學(xué)性、力學(xué)性能和耐磨性能，而且固化后，可以獲得低可揮發(fā)性有機(jī)物及甲醛的涂層，具有良好的應(yīng)用前景。

7 納米材料改性

由于納米材料具有獨(dú)特的尺寸效應(yīng)，如界面效應(yīng)，吸放光效應(yīng)、化學(xué)活化效應(yīng)等等，粒徑通常為10納米到1微米，因此成為了國(guó)內(nèi)外的研究方向。通過(guò)化學(xué)改性的方法，可以將粒子添加到丙烯酸樹(shù)脂中，一方面提高了材料的流變性能，另一方面賦予了丙烯酸材料導(dǎo)電、導(dǎo)熱、自清潔、抗菌等特殊功能。因此，未來(lái)以環(huán)保生產(chǎn)為核心，采用納米材料改性的水性丙烯酸樹(shù)脂，會(huì)應(yīng)用于更多的領(lǐng)域。

8 結(jié)論

綜上所述，水性丙烯酸酯樹(shù)脂已廣泛應(yīng)用于日常生活中，通過(guò)不同的原料或方法，可以更好的保留丙烯酸酯樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)改性后可以克服了應(yīng)用上的不足，拓寬了丙烯酸酯樹(shù)脂的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著改性和表面處理技術(shù)的日益成熟，生產(chǎn)技術(shù)的提高，水性改性樹(shù)脂還會(huì)沿著綠色節(jié)能、環(huán)保化、多功能化和特種差異化等方向發(fā)展。

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