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目標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，直接將對苯二甲酸二辛酯、對苯二甲酸異辛酯、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110.63℃)，但二甲苯(138.5～141.5℃)毒性大、沸點低，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，因此在國內(nèi)應用不多，國外與二甲苯混合作溶劑的方法值得借鑒。沸點過低，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。目前國內(nèi)主流的是混合二甲苯作為溶劑，其優(yōu)點是原料適宜，價格低廉，毒性低，易儲存，操作方便，安全性好。

為什么使用AIBN作為發(fā)起者而不是BPO？

主要考慮兩個因素：一是引發(fā)劑的種類和用量可以影響聚合物的相對分子質(zhì)量和分子結(jié)構，從而影響樹脂的化學和物理性能。偶氮二異丁腈(AIBN)和過氧化二苯甲酰(BPO)具有不同的分解動力學。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)移反應較少，所得聚合物具有較窄的相對分子質(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，導致支化和交聯(lián)，使相對分子質(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，時間長了會導致涂膜發(fā)黃老化。一般認為，當引發(fā)劑質(zhì)量分數(shù)大于4%時，聚合物的力學性能、化學性能和熱穩(wěn)定性都會受到不利影響。實驗證明，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。

影響分子量的合成因素

實踐證明，在合成聚丙烯酸丁酯流平劑的過程中，有以下幾個要點需要特別控制：

1.總單體與溶劑的比例≈1:(1.0-1.2)：該比例對分子量的多分散性影響較大，雖然整個反應過程是“饑餓”反應，溶劑處于過剩狀態(tài)，但隨著單體滴加量的增加和反應物的形成，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，對表面張力產(chǎn)生負面影響，不利于涂料的勻染和飽滿度。

2.滴落加速：均勻漸進滴落有利，攜帶化學反應馬上就出來了，一旦達到反應條件，反應可在萬分之一秒內(nèi)完成。滴加加速度對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：單體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，如果不認真操作，不及時淘汰，會有少量水隨溶劑或單體進入反應釜，加熱后與二甲苯共沸，消耗大量偶氮AIBN，增加成本，還會影響分子量分布，不利于后期使用。

4.添加偶氮的時機和速率：此操作的目的是使未反應的小分子或單體繼續(xù)反應，以免后期蒸餾溶劑時未反應的小分子進入溶劑，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.保溫時間和溶劑汽蒸時間對分子量影響不大，但溫度不宜過高，時間不宜過長，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、時間越短越好。當然，前提是溶劑要充分蒸出。

6.三級過濾：即溶劑和單體進入反應釜和滴落儲罐時要過濾，滴落單體入釜前要過濾，成品釋放包裝前要過濾，濾芯或濾網(wǎng)應定期清洗和更換，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，我們對生產(chǎn)的產(chǎn)品進行GPC凝膠色譜測試，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用最廣泛的品種，在此基礎上加入其他單體進行改性，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鍵因素。

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