介绍

在过去的50多年当中，以煤油形式供应的醇酸树脂[ShuZhi]已经广泛用于生产高质量的。最近，朝着具有[JuYou]更低含量的芳香性溶剂和更高固体含量的趋势发展。因此，终端使用者可能使用到具有[JuYou]更低危害性的产品，并且产品对环境的影响也可以[KeYi]降至最低。

随着关于VOC排放的限制性法规的不断增加，醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]可以[KeYi]作为一种降低VOC含量的有效工具。醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]可以[KeYi]在保持醇酸树脂[ShuZhi]优异的化学性的同时，用水来代替有机溶剂。

薄膜的形成及相关性质

醇酸树脂[ShuZhi]是一种分子量相对较低的聚合物，通过多元酸和多元醇的酯化反应而制得，并用油脂或脂肪酸进行[JinXing]改性。在空气干燥的过程中，可以[KeYi]对不饱和脂肪酸进行[JinXing]氧化，从而形成交联网络。由于在室温条件下这种反应是缓慢的，因而向该配方中加入金属催化剂（干燥剂）以加速氧化反应的进行[JinXing]。由于醇酸树脂[ShuZhi]的分子量相对较低，因此醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]的成膜过程并不是和丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]分散[FenSan]体一样――需要多步复杂的过程。例如，丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]分散[FenSan]体需要经过：颗粒接触的水分蒸发阶段（I）、变形阶段（II）、与相互扩散的聚合物链结合并在高于MFT（最低成膜温度，minimumfilm-formingtemperature）的温度下形成连续膜（III）。

特别需要注意的是，一旦水分从醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]所制成的膜中蒸发，体系就会发生相反转。而丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]的高粘度性可以[KeYi]防止上述相反转现象的发生，并且颗粒间的界面不容易消失。因此，由醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]所制成的薄膜不再具有[JuYou]均一性。最后一步当中包含了醇酸树脂[ShuZhi]链段与空气中氧气的反应，并形成了交联体系。

图 1: 丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]分散[FenSan]体和醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]的成膜示意图

高光泽度可能性

这种改进的成膜配方所产生的直接结果是有可能形成具有[JuYou]高光度的配方。具有[JuYou]特色的是，醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]可以[KeYi]在20°的条件下获得85GU甚至更高的光泽度值；然而对于丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]分散[FenSan]体，在20°的条件下仅仅可以[KeYi]获得50到65的光泽度值。即使近年来丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]分散[FenSan]体的新的研究进展已经促使这种类型的粘结[ZhanJie]剂有所改进，但是采用这种类型成膜机制所形成的膜始终无法获得和采用醇酸树脂[ShuZhi]技术所成膜相同的光泽度水平。

由于漆膜的光泽度水平与表面的粗糙度有关，因此原子力显微镜（AtomicForceMicroscopy，AFM）是一种方便的表征漆膜的工具。正如图2所示，与使用传统溶剂型（solvent-based，SB）醇酸树脂[ShuZhi]相比，醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]可以[KeYi]形成高质量的薄膜，薄膜具有[JuYou]低的表面粗糙度和高光泽度可能性。

图2:SB长油醇酸树脂[ShuZhi]、醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]配方以及丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]配方的AFM图样比较

尽管上述物质实际上都是乳液[RuYe]，但是最终而言，与丙烯酸[BingXiSuan]分散[FenSan]体相比，醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]所成的膜与溶剂型醇酸树脂[ShuZhi]所成的膜更接近。因此，醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]所成膜与溶剂型醇酸树脂[ShuZhi]所成膜的特点和性能相近。当然，光泽度是最明显的特征之一；但是也具有[JuYou]醇酸树脂[ShuZhi]技术的其它优点：渗透性、粘结[ZhanJie]性和耐化学腐蚀性。

对多孔基体的渗透

醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]的其它性质和溶剂型醇酸树脂[ShuZhi]的对应性质类似，但是由于它的分子量相对较低，因而对多孔性基体具有[JuYou]很好的渗透作用。这些多孔性基体包括：木材、石膏等。我们可以[KeYi]依据醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]的渗透性，选择其作为木材浸注、木材变色或底漆的粘结[ZhanJie]剂。保证渗透性的关键参数为：含有氯、颗粒尺寸、分子量以及应用的黏度。

一个简单的例子说明了粘结[ZhanJie]剂对木材等基体的渗透能力。在云杉木板上使用一种标准的醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]，并与标准的丙烯酸[BingXiSuan]分散[FenSan]体在光学显微镜下进行[JinXing]比较。如图3所示，丙烯酸[BingXiSuan]粘结[ZhanJie]剂在木材表面保持完整性，因而容易成膜并且使用手指甲就可以[KeYi]从表面刮下；而醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]可以[KeYi]深入渗透到木材当中。

图3:光学显微镜下观察到的标准醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]和丙烯酸[BingXiSuan]分散[FenSan]体在木材中的渗透现象

自交联水性粘结[ZhanJie]剂：

与（苯乙烯）-丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]分散[FenSan]体系不同，醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]是一种真正可以[KeYi]实现自交联的水性材料。在醇酸树脂[ShuZhi]链的氧化作用（室温固化）和催化剂对整个过程的加速作用下，醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]可以[KeYi]形成一个交联的3D网络。该性质是由醇酸树脂[ShuZhi]本身的化学性质所决定的。然而在丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]分散[FenSan]体系中，需要借助功能性单体才能形成交联网络。因此，由醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]所制成的有可能应用在低温、无结合剂的情况下；并且由于交联体系的存在，使得材料具有[JuYou]一定的硬度和耐化学腐蚀以及耐污性。

更进一步而言，由于醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]所成的膜更为均一，因而透水性得到了提高。经过干燥后所建立的交联网络对水的渗透阻碍作用增强。然而需要注意的是，不论醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]的化学结构如何，都必须在亲水性基团存在的条件下，醇酸树脂[ShuZhi]才能发生乳化并生成稳定的体系。不论是内在的还是外在的（例如表面活性剂）亲水性基团，都不会具有[JuYou]和标准溶剂型醇酸树脂[ShuZhi]相同水平的疏水性。但是测试结果表明：与标准的丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]分散[FenSan]体相比，醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]的液体及水蒸汽透过性与溶剂型树脂[ShuZhi]更接近。而与丙烯酸[BingXiSuan]分散[FenSan]体相比，醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]一个更大的优点是改善了体系的耐盐雾性能。

应用性能：

专业的油漆工，尤其是法国的专业油漆工，已经不愿意使用含丙烯酸[BingXiSuan]分散[FenSan]体的，尤其是不会将含丙烯酸[BingXiSuan]的用作墙壁。原因在于含丙烯酸[BingXiSuan]的的应用性能差。溶剂型醇酸树脂[ShuZhi]体系由于可以[KeYi]满足牛顿流体的分布，因而具有[JuYou]很好的应用性。此外，溶剂型醇酸树脂[ShuZhi]体系只有在溶剂挥发的情况下体系的粘度才会逐渐增加；并且聚合物在这个过程中始终保持可溶性。当油漆工使用另一种以纠正先前使用所造成的表面缺陷时，溶剂与第一种之间仍然存在密切的关系：第一种会对醇酸树脂[ShuZhi]链进行[JinXing]溶解，并且使得两种具有[JuYou]良好的均匀性。两者的关系可以[KeYi]生成具有[JuYou]良好的水平性和超长露天时间的漆膜。

水性分散[FenSan]体系具有[JuYou]剪切变稀的流体行为。的低切黏度通常是比较高并且难以调节的，从而导致了的流动性和流平性差，进而难以进行[JinXing]涂刷应用，并且会在干燥之后留下涂刷的痕迹。这是由于在水份蒸发的过程中，当临界体积分数和最大聚集率接近时，黏度就会剧烈增加。当达到这个比例时，聚合物颗粒会发生不可逆的团聚现象。若要对表面进行[JinXing]再处理，则会在产品表面留下更多的涂刷痕迹。与标准的高分子量丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]分散[FenSan]体相比，醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]由于具有[JuYou]相对较低的分子量以及相反转成膜机制（而非结合步骤），促使了具有[JuYou]改进应用特征的的产生。产品的露天时间尽管无法达到和溶剂型一样的水平，但是仍然得到了改善。然而它们很好的应用性能，尤其是更好的流动性和流平性得到了油漆工们的高度评价。更为均一的漆膜将会具有[JuYou]更高的光泽度、更出众的亮度以及镜面表面。

化学改性：

除了这些优点之外，对醇酸树脂[ShuZhi]的骨架进行[JinXing]化学改性可以[KeYi]促使产生具有[JuYou]更好性能的新的聚合物分子。我们可以[KeYi]设想使用丙烯酸[BingXiSuan]、异氰酸酯、硅树脂[ShuZhi]对其进行[JinXing]改性。

特别地，聚氨酯改性可以[KeYi]改善的干燥性能、硬度、耐磨损、耐刮擦性以及耐水和耐化学腐蚀/耐污性。

通过聚氨酯改性的粘结[ZhanJie]剂在包括建筑和工业领域在内的很多领域中都有所应用。例如，可以[KeYi]用在高质量的、清漆、地板、防锈底漆、高光面漆以及直接用于金属领域中。室外应用要求粘结[ZhanJie]剂中含有IPDI（因为TDI会使的室外耐久力较差）。

使用丙烯酸[BingXiSuan]进行[JinXing]改性可以[KeYi]在提高的耐久力的同时，保持醇酸树脂[ShuZhi]在渗透性方面的优点，从而可以[KeYi]选择其作为木器尤其是木材着色。

醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]与其它水性原料的共混

广泛用于水性的丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]具有[JuYou]优于醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]的优点，尤其表现在具有[JuYou]低的泛黄性、良好的耐候性、快速的物理干燥性以及良好的光泽度保持性。

另一方面，光泽度、渗透性、粘结[ZhanJie]性、硬度以及交联性这些性能并不是丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]本身所具有[JuYou]的。市场要求丙烯酸[BingXiSuan]树脂[ShuZhi]在不牺牲薄膜性能的前提下具有[JuYou]低的MFT值。这一要求仍然是市场对树脂[ShuZhi]生产商的一项挑战。为了获得良好的低温成膜性能，良好的耐粘结[ZhanJie]性和硬度，并保持其良好的弹性，生产商们需要研发一种具有[JuYou]特定颗粒结构的聚合物，但是生产商们并不容易使产品达到这一要求。

因此，我们为什么不将醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]技术与丙烯酸[BingXiSuan]分散[FenSan]技术结合起来以获得二者的最佳性能？

图4:丙烯酸[BingXiSuan]分散[FenSan]体与醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]的共混

通过对醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]和丙烯酸[BingXiSuan]分散[FenSan]体进行[JinXing]仔细选择，是有可能发现二者的相容体系的。正如图5所示，醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]甚至可以[KeYi]作为丙烯酸[BingXiSuan]分散[FenSan]体的真正的结合剂，降低MFT值，从而允许传统的高玻璃化转变温度丙烯酸[BingXiSuan]分散[FenSan]体的使用。

图5:醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]MFT的降低

图5不仅表示了醇酸树脂[ShuZhi]的加入对MFT降低的影响，还暗示了哪一项（醇酸树脂[ShuZhi]或丙烯酸[BingXiSuan]）是共混物中的连续相。由醇酸树脂[ShuZhi]和丙烯酸[BingXiSuan]的比例所决定，成膜将会更加“醇酸树脂[ShuZhi]化”或者更加“丙烯酸[BingXiSuan]化”。产品最终的表现性能将由二者的比例所决定。

这也反映了两种技术互相作用的效果。

除了与（苯乙烯）-丙烯酸[BingXiSuan]共混外，醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]还可以[KeYi]与聚氨酯分散[FenSan]体等其他水性物质混合。

当然，最终的体系并不是最完美的，但是却可以[KeYi]将两种技术的性能进行[JinXing]折衷而获得当今任一单一技术所无法得到的性能。配方师在配制具有[JuYou]低VOC值的高性能时，也因为技术的结合而扩大了粘结[ZhanJie]剂的可选性。

结论

醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]为配方师们提供了一个强有力的技术解决方案。醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]可以[KeYi]作为单独的粘结[ZhanJie]剂而获得其他标准的水性技术所难以达到的表现性能。但是更进一步而言，当将醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]与其他水性粘结[ZhanJie]剂（尤其是[苯乙烯]-丙烯酸[BingXiSuan]分散[FenSan]体）联用时，可以[KeYi]起到互相促进的作用，从而生产出具有[JuYou]低VOC值的高性能。

醇酸树脂[ShuZhi]另外引人注意的一点是：该技术是一项真正的“绿色技术”。其原材料在很大程度上都是可再生的或者甚至是具有[JuYou]生物降解性的。醇酸树脂[ShuZhi]乳液[RuYe]在不需要聚结剂的情况下，就可以[KeYi]生成具有[JuYou]极低VOC值且对环境影响最小的。