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流平劑成分及如何合成

作者：小曉日期： 2024-11-27 文字大小：大中小

流平劑成分及如何合成

流平劑一旦確定了分子量的范圍，剩下的工作就是圍繞這個(gè)目標(biāo)尋找原料和確定生產(chǎn)工藝，主要材料有：丙烯酸正丁酯、二甲苯溶劑、偶氮型AIBN催化劑和分子量調(diào)節(jié)劑等，為降低成本可以加入3%-5%的苯乙烯共聚。一些公司常使用丙烯酸2-乙基己酯、三甲基硅氧烷乙烯基、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸辛酯或丙烯酸異辛酯進(jìn)行改性，主要是通過降低表面張力來提高抗干擾性能，這些都是有利的創(chuàng)新。一些工廠為了降低成本，直接將對(duì)苯二甲酸二辛酯、對(duì)苯二甲酸異辛酯、富馬酸二乙酯、馬來酸二乙酯等摻入“聚丙烯酸正丁酯”中，一般用量在20%左右，但這些做法不利于調(diào)平和抗干擾。

溶劑的選擇是多樣的，最早使用的是甲苯（沸點(diǎn)110.63℃)，但二甲苯(138.5～141.5℃)毒性大、沸點(diǎn)低，逐漸不被使用。乙二醇單甲醚（或乙二醇單甲醚）也是一種非常理想的溶劑，毒性比二甲苯低，沸點(diǎn)在124.6℃更合理，蒸煮溶劑更方便，但易水溶解，不易除水，因此在國(guó)內(nèi)應(yīng)用不多，國(guó)外與二甲苯混合作溶劑的方法值得借鑒。沸點(diǎn)過低，合成勻染劑分子量過大，有消泡傾向，但容量失光起霧。沸點(diǎn)過高的溶劑由于蒸溶劑溫度過高，不適合成品氧化泛黃和大分子的形成。目前國(guó)內(nèi)主流的是混合二甲苯作為溶劑，其優(yōu)點(diǎn)是原料適宜，價(jià)格低廉，毒性低，易儲(chǔ)存，操作方便，安全性好。

為什么使用AIBN作為發(fā)起者而不是BPO？

主要考慮兩個(gè)因素：一是引發(fā)劑的種類和用量可以影響聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量和分子結(jié)構(gòu)，從而影響樹脂的化學(xué)和物理性能。偶氮二異丁腈(AIBN)和過氧化二苯甲酰(BPO)具有不同的分解動(dòng)力學(xué)。AIBN鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)較小，在不同溶劑中的分解速率相差不大，自由基活性小于苯自由基，鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)較少，所得聚合物具有較窄的相對(duì)分子質(zhì)量分布，采用AIBN作為引發(fā)劑，可使樹脂的粘度保持在較適宜的范圍內(nèi)。

BPO分解后易產(chǎn)生活性較高的苯自由基，苯自由基容易捕獲單體或聚合物分子鏈中的氫原子，導(dǎo)致支化和交聯(lián)，使相對(duì)分子質(zhì)量分布變寬，聚合物粘度明顯增加。二是偶氮AIBN引發(fā)聚合形成的端基為(CH3)3C-，具有更好的戶外耐久性。但BPO形成的聚合物端基是苯環(huán)，室外耐候性差，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)導(dǎo)致涂膜發(fā)黃老化。一般認(rèn)為，當(dāng)引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4%時(shí)，聚合物的力學(xué)性能、化學(xué)性能和熱穩(wěn)定性都會(huì)受到不利影響。實(shí)驗(yàn)證明，在丙烯酸丁酯流平劑的合成中，以0.8%～1.2%的AIBN為宜，且較為經(jīng)濟(jì)。

影響分子量的合成因素

實(shí)踐證明，在合成聚丙烯酸丁酯流平劑的過程中，有以下幾個(gè)要點(diǎn)需要特別控制：

1.總單體與溶劑的比例≈1:(1.0-1.2)：該比例對(duì)分子量的多分散性影響較大，雖然整個(gè)反應(yīng)過程是“饑餓”反應(yīng)，溶劑處于過剩狀態(tài)，但隨著單體滴加量的增加和反應(yīng)物的形成，溶劑中各組分濃度變化較大。總?cè)軇┍壤缴伲肿恿糠植荚綄挘菀桩a(chǎn)生一些超分子和超小分子，對(duì)表面張力產(chǎn)生負(fù)面影響，不利于涂料的勻染和飽滿度。

2.滴落加速：均勻漸進(jìn)滴落有利，攜帶化學(xué)反應(yīng)馬上就出來了，一旦達(dá)到反應(yīng)條件，反應(yīng)可在萬分之一秒內(nèi)完成。滴加加速度對(duì)分子量的均勻性很重要，尤其不能緊而慢，分子量的多分散性受其影響較大。

3.單體和溶劑中含水量的影響：?jiǎn)误w和溶劑中含水量均小于等于5‰。雖然不多，但由于溶劑循環(huán)使用，水不斷積聚，如果不認(rèn)真操作，不及時(shí)淘汰，會(huì)有少量水隨溶劑或單體進(jìn)入反應(yīng)釜，加熱后與二甲苯共沸，消耗大量偶氮AIBN，增加成本，還會(huì)影響分子量分布，不利于后期使用。

4.添加偶氮的時(shí)機(jī)和速率：此操作的目的是使未反應(yīng)的小分子或單體繼續(xù)反應(yīng)，以免后期蒸餾溶劑時(shí)未反應(yīng)的小分子進(jìn)入溶劑，影響下一釜的單體濃縮比和分子量分布，一般為引發(fā)劑總量的十分之一。

5.保溫時(shí)間和溶劑汽蒸時(shí)間對(duì)分子量影響不大，但溫度不宜過高，時(shí)間不宜過長(zhǎng)，低溫真空蒸溶劑有利于最終產(chǎn)品的色度。想要得到透明度更好的產(chǎn)品，溫度越低、時(shí)間越短越好。當(dāng)然，前提是溶劑要充分蒸出。

6.三級(jí)過濾：即溶劑和單體進(jìn)入反應(yīng)釜和滴落儲(chǔ)罐時(shí)要過濾，滴落單體入釜前要過濾，成品釋放包裝前要過濾，濾芯或?yàn)V網(wǎng)應(yīng)定期清洗和更換，這樣有利于糊化顆粒或雜質(zhì)的過濾。雖然這些操作對(duì)分子量分布影響不大，但一定不能省略，以保證流平劑的高質(zhì)量。

通過以上操作控制，我們對(duì)生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行GPC凝膠色譜測(cè)試，得到分子量數(shù)據(jù)如下：數(shù)均分子4457、質(zhì)量平均分子量7879、分子量分布1.7679。理想丙烯酸丁酯流平劑是粉末涂料中應(yīng)用最廣泛的品種，在此基礎(chǔ)上加入其他單體進(jìn)行改性，衍生出許多品種，它們的合成過程與此相似，其中分子量及其分布是影響表面張力的最關(guān)鍵因素。

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