叔碳酸及其衍生物在涂料中的应用（4）关于shigena

3.2叔碳酸缩水甘油酯降低丙烯酸基料的粘度

3.21概述

汽车工业正面临降低有机挥发物排放的压力。汽车修理厂通常没有配备溶剂循环装置或后燃烧设备，因此对汽车修补漆而言还需要做更多的努力。降低涂料VOC排放的发展方向有：粉末涂料、水性涂料和高固体份涂料。由于低温烘烤及设备的连续性，在汽车修补漆中最好使用高固体份涂料路线。

叔碳酸缩水甘油酯可以广泛应用于汽车原装漆和修补漆用的溶剂型配方中。引用叔碳酸缩水甘油酯的主要优点之一是可以降低所合成的树脂的粘度，特别是丙烯酸树脂和聚酯树脂，从而提高固体份，降低VOC排放量。

目前，叔碳酸缩水甘油酯在我国最成熟的应用是在高固体份的丙烯酸树脂汽车漆中。

3.22、在丙烯酸树脂中引入叔碳酸缩水甘油酯的方法

叔碳酸缩水甘油酯和丙烯酸反应很容易的被引入丙烯酸树脂中。制备改性丙烯酸树脂的最好的路线为一步法工艺：在丙烯酸单体自由基聚合发生的同时，叔碳酸缩水甘油酯通过和丙烯酸单体的羧基官能团反应接枝。这一接枝反应产生一个羟基基团，它可以用于和固化剂的交联反应。

一步法提供了另一方面的优点，即叔碳酸缩水甘油酯在此用做最初加入的反应底料，被自由基聚合过程中逐渐加入的丙烯酸酯化。即使叔碳酸缩水甘油酯在聚合的最终将会完全转化，也很少或无须另加溶剂。这是因为基于叔碳酸缩水甘油酯的丙烯酸树脂在高固体份和通常的合成温度下粘度低。

叔碳酸缩水甘油酯的高沸程（250～280℃）使得反应在100～180℃范围的温度下进行而无须加压。酯化发生在这一相同的温度范围，用此法可以生产出具有狭窄分子量分布的低粘度的产品。由于不含溶剂提高了有效产品的总产量从而降低了固体树脂的单位体积的成本。

3.23引入叔碳酸缩水甘油酯的丙烯酸树脂的特性

在树脂中引入叔碳酸缩水甘油酯提供了一些性能优点,如高的溶剂混溶性和低粘度的树脂，同时提高了耐酸性和室外耐侯性。通过观察丙烯酸单体和E-10的加成物中间体ACE(图7)可以很容易的理解。  

图7   ACE的结构

    这是一种具有一个二酯的结构，含一个大体积的非极性烷基基团和一个羟基官能团。所有这些成分使得树脂可以和极性、非极性涂料成分混溶。由于含叔碳结构，提供了高的增水性和低粘度。

降低树脂的分子量是降低树脂粘度的重要手段，但是分子量降低将影响漆膜性能，所以分子量的降低不是无限度的。对于给定的分子量，引入叔碳酸缩水甘油酯可以进一步降低丙烯酸树脂的粘度(如图8所示)。

可以看出，分子量大的树脂粘度下降的幅度更大。粘度降低由三个原因:

l   叔碳酸缩水甘油酯的大体积叔碳酸基团降低了聚合物/聚合物间的相互作用。

l   对相同的Mw，含叔碳酸缩水甘油酯的树脂链长更短，结果减少了缠绕。

l   引入叔碳酸缩水甘油酯提高了树脂与用于汽车喷涂的溶剂的混溶性。

例如分子量为4000的丙烯酸树脂中引入25%的叔碳酸缩水甘油酯使得适当粘度的修补清漆的VOC从600g/l降至480g/l。

叔碳酸缩水甘油酯和多元醇的醚加成物为稀释剂可以将VOC进一步降低至的420g/l以下，所用的原料多元醇是三羟甲基丙烷（TMP）和新戊二醇（NPG）。

丙烯酸树脂可以提供对金属颜料的分散性，但是在全色调漆中丙烯酸树脂表现出颜料润湿性不理想，特别是对比叔碳酸缩水甘油酯型醇酸，在此提供两种改进丙烯酸树脂颜料润湿性的方法：混合丙烯酸树脂与叔碳酸缩水甘油酯改性的醇酸树脂或将叔碳酸缩水甘油酯直接连接到（甲基）丙烯酸树脂（（M）ACE）中。