高性能丙烯酸涂料在汽车上的应用和研究

【摘 要】本文详细介绍了高性能丙烯酸（叔碳酸缩水甘油酯改性羟基丙烯酸树脂）的合成方法及相关技术，然后对以此酸为基料的丙烯酸涂料的各项性能进行了分析和研究，事实证明丙烯酸涂料是一种造价便宜、制造简单、耐酸性好、保光保色性能优良而且物理机械性能也十分优良的汽车涂料。

【关键词】丙烯酸；汽车涂料；应用；分析

0.引言

近年来，我国的汽车工业得到了迅猛发展，随着汽车在人们生活中的推广，汽车专用涂料也成了人们生活中不可避免的用品。汽车涂料不仅要求颜色好看，保光保色性能好，还要求硬度高、耐水性好，耐酸性好。在众多的涂料当中，以叔碳酸缩水甘油脂（E-10）与三聚氰胺树脂交联的羟基聚合物为原料进行化学反应，生成的高性能丙烯酸涂料是一种各项性能都十分良好的涂料，不仅具有普通漆膜具备的丰满度，还大大提高了汽车漆的耐水性和耐酸性。

1.高性能丙烯酸涂料的合成原理及工艺流程研究

1.1高性能丙烯酸涂料的合成原理简介

高性能丙烯酸涂料的合成原理：E-10是环氧基化合物，它可以与丙烯酸（AA）或者甲基丙烯酸（MAA）反应从而在催化剂的作用下生产中间产物ACE，再与丙烯酸树脂发生聚合反应，生成叔碳酸缩水甘油酯改性羟基丙烯酸树脂，即丙烯酸涂料。

1.2高性能丙烯酸涂料的工艺流程研究

1.2.1 ACE的合成工艺流程研究

在丙烯酸涂料的合成过程中，ACE是中间产物，它的出现解决了E-10与丙烯酸酯很难直接聚合的难题，但合成ACE时必须注意控制E-10和AA单体的加入速度和反应炉的温度。如果原料加入过慢或温度过高，会导致阻聚剂效率下降，从而使过氧化物M1-O-O-M2分解成M1-O﹒和M2-O﹒自由基，即使重新引发聚合反应，最终合成的ACE也难以与丙烯酸发生聚合反应，失去了合成ACE的本来意义。

在E-10与AA反应形成ACE的过程中，E-10的环氧化物基团中的环会被打开，形成羟基融入到丙烯酸聚合物中，这时候叔碳酸能对交联提供位阻保护效应，因为叔碳酸结构疏水而庞大，所以可以有效的防治水解，造就了聚合物具有十分优良的特性，如耐水性、颜料湿润性、高光泽、低粘度等。

1.2.2引发剂用量的研究

在此聚合反应中，选择合适的引发剂对丙烯酸树脂来说是非常重要的，因为引发剂对树脂的相对分子质量影响很大，而且引发剂的半衰期需要匹配树脂的合成温度。现在工业通常选择二叔戊基过氧化物作为引发剂，因为它既不会对自由基夺氢，又易于产生线性聚合反应，从而使生成的聚合物拥有较低的粘度和较好的性能。但引发剂的用量并非越多越好，引发剂的增多，会增加反应活性，提高反应速率，从而导致聚合物的相对分子质量的降低，影响产品的质量，而且增加成本。生产实践表明，引发剂的用量为单体的总量的3%较好。

1.2.3丙烯酸树脂Tg的影响研究

丙烯酸树脂的Tg的高低直接影响丙烯酸树脂的硬脆性。在生产中如果设置较低的Tg值，将有利于固体丙烯酸树脂的制备，但会是丙烯酸树脂的黏度增加、柔韧和耐冲击性降低；而Tg值过低会降低涂膜的硬度，使涂层的附着力变差、干燥速率变慢，影响涂膜的性能。所以必须选择合适的Tg值，才能使丙烯酸树脂具有优良的柔韧性和硬度，经过实验证明，Tg值为40-50℃时，涂膜的各项性能最优。

1.2.4反应温度的影响研究

在丙烯酸树脂的最终合成过程中，影响其相对分子质量的关键因素之一是反应温度，但在丙烯酸聚合物的合成反应中温度过高或过低都不好，它的反应温度需要匹配聚合反应引发剂的半衰期。如果聚合温度过低，聚合反应将以自由基耦合为主，其相对分子质量太过分散，使树脂的粘度过高，性能也不佳；如果聚合反应的温度超过150℃，其相对分子质量的分散系数降低，合成树脂的粘度也降低，但大大加快了引发剂的消耗，链自由基的歧化反应增加，是树脂中的残余单体较多，影响成品漆的性能，尤其大大降低了漆的耐久性和耐酸性。经过试验得出：反应炉里的温度以控制在140-145℃（溶剂二甲苯的出馏点）为最佳，既可以满足各项反应条件，又便于控制反应炉的温度稳定。

1.2.5链转移剂的用量研究

链转移剂的主要作用是通过转移链自由基，来调节丙烯酸树脂的相对分子质量，使丙烯酸具有较为狭窄的相对分子质量分布，从而优化丙烯酸树脂漆的性能。在此反应过程中，链转移剂浓度过大，会增加引发剂消耗，降低转化率；过低则无法实现调节相对分子质量的目的。试验证明：链转移剂的用量为1%时，合成的树脂分子最佳，其耐水性和硬度均大于其他用量。

2.结论

本文首先对高性能丙烯酸树脂涂料的合成原理进行了具体的描述，然后对高性能丙烯酸树脂涂料工艺过程的分析和研究，尤其对反应过程中的反应温度的影响、引发剂和链转移剂的用量影响等进行了具体的分析和研究，通过这些研究，大大提高了丙烯酸树脂的各项性能指标，为丙烯酸的生产者提供有效的借鉴。

实践表明，丙烯酸树脂涂料制造工艺简单、价格便宜，比其他涂料具有更好的耐水性、耐酸性，是一种性能十分优良的环境友好型汽车涂料。

【参考文献】

[1]夏正斌，张艳红，涂伟萍，等.高固体分热固性丙烯酸树脂的合成及性能研究[J].热固性树脂，2003（1）：8-12.

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