随着人们生活水平提高以及保健意识的加强，环境保护、加强空气质量的监管成为必然趋势。这将促使涂料工业加快步伐向高固体份涂料、水性涂料、粉末涂料及光固化涂料过渡，而首当其冲的便是量大面广的醇酸树脂的高固体化问题的研究。我国醇酸树脂涂料近几年产量达40 万吨~50 万吨以上，估计每年有20 万吨~25 万吨二甲苯或200#溶剂汽油排放在空气之中，并严重污染着环境，因此，醇酸树脂高固体化的意义重大。自干型高固体份醇酸树脂涂料的成膜机理较接近于常规醇酸树脂涂料，加之它的制造工艺并不复杂并且便于研制，因此，自干型高固体份醇酸树脂涂料便成为低污染涂料产品之一。
 

1.低污染高固体份醇酸树脂涂料概念

高固体份醇酸树脂涂料，在国外通常是指固体份大于或等于70%的涂料（按重量份计），有机溶剂量低于20%，常规醇酸树脂工艺难以保证涂料固体份达到该标准。众所周知，常规醇酸树脂分子链长， 分子量高（ Mn=4000 ，Mw=3000），粘度亦随分子量增大而增大，在配漆或施工时要加入大量溶剂稀释才能得到满意的施工粘度。因此，在设计高固体份醇酸树脂时，必须在分子结构中引入较多的活性基团，例如：引入羟基、羧基或双键，可以提高树脂活性，同时降低树脂的分子量和粘度。高固体份醇酸树脂的分子量Mn=2000，Mw=5000，在配漆或使用时只需加入少量高效溶剂，因此可减少对空气的污染。自干型高固体份醇酸树脂的成膜机理与普通醇酸树脂涂料相似，在催干剂作用下借助溶剂挥发氧化固化成膜。此树脂制造工艺并不复杂。设备与常规醇酸树脂合成设备相同，无需更换。因此高固体份醇酸树脂涂料是现行涂料企业向低污染过渡的理想产品，目前各大中型涂料厂都已在竞相开展这一工作。

 

2.高固体份醇酸树脂涂料的特点

高固体份涂料的优越性，除了低污染之外，还在于它一次成膜的厚度可达65~70μm，相当于常规醇酸漆膜厚度的二倍，因此节省了工时和人力，提高了施工效率。高固体份醇酸树脂涂料粘度低，刷涂时粘度增加较为缓慢，有充分的时间使漆膜展平，普通醇酸涂料刷5 分钟后粘度便接近大极限值，而高固体份醇酸涂料甚至在涂刷10分钟之后仍可展平。当然，高固体份醇酸漆本身也存在一些缺陷，生产人员在制备中要注意将其解决。现列举如下：（1）在空气中自然干燥速度较缓慢，需要加入较多的催干剂；（2）流挂现象较严重，可以加入流变调节助剂，降低表面张力，使之具备增稠和触变作用；（3）漆膜柔韧性略有下降。该涂料在催干剂作用下发生氧化与交联，使醇酸树脂呈网状结构，形成致密而坚硬的涂层，导致柔韧性下降；（4）缺少合适高固体份涂料的专用颜色。在普通的国内外漆用颜料中，相当一部分为有机物大分子结构，这形成了一定的空间位阻，与醇酸树脂分子不协调，导致高固体份醇酸树脂容易出现颜料絮凝、发花、沉淀等问题，这些问题尚需借助良好的分散助剂来解决。

3.高固体份醇酸树脂的合成

醇酸树脂高固体化的途径是设计制造低分子量的醇酸树脂，其常规方法有三种：

3.1.在合成高固体份醇酸树脂时加入作链转移剂的低分子量酸类或醇类

常用的酸有苯甲酸、巯基乙酸、乳酸、松香酸。醇类有苯甲醇。

3.2.引入马来酸酐、失水苹果酸酐及丙烯酸等带有双键的羧酸

这些带有不饱和双键的单官能度羧酸与单甘油酯羟基发生酯化反应时，起链终止作用，并保留了部分双键，使树脂成漆后与催干剂氧化交联时加快固化速度，同时不饱和羧酸也可能发生自聚，导致树脂粘度增加，有助于克服刷涂时发生的流挂问题。一般情况下自聚物与醇酸树脂共溶，不发生发浑或起团现象。

3.3.采用丙烯酸与醇酸树脂互穿网络结构新工艺，国内已有研究报导，美国率先实现工业化Amoco 化学公司设计了独特的分子结构，将脂肪酸和马来酸酐混合使用，使之既含有双键，又含有链转移剂、用甲基丙烯酸甲酯与之加成，接枝到醇酸树脂分子中，制得高固体份醇酸树脂，成漆后附着力极强，以下举例说明上述合成工艺：

用松香及一元酸制取高固体份醇酸树脂，参考配方（wt%）如下：

豆油 35~45

松香 10~15

一元酸 10~15

季戊四醇 10~15

邻苯二甲酸酐 30~40

树脂质量指标：颜色≤10，固体份（70±1）%，酸值≤10mgKHO⁄g，粘度S-V。

用顺丁烯二酸酐作分子量调节剂和增稠剂制取高固体份醇酸树脂，首先将植物油醇解，再加入苯酐酯化，当酸值合格后加入顺丁烯二酸酐，树脂活性增加，同时粘度亦提高，参考配方（wt%）如下：

豆油 55~65

甘油 15~20

苯酐 20~30

顺酐 3~6

树脂质量指标：外观清澈透明，颜色≤8，酸值≤6mgKHO⁄g，固体份70±2%，粘度格氏管Z2—Z4。

日本研制的高固体份醇酸树脂，其特点是将增稠防沉剂氢化蓖麻油作原料组成之一，参与醇解，再以苯酐酯化，使其粘度提高，防止流挂，其他工艺指标，如光泽、耐水性与常规醇酸树脂相同，配方（wt%）如下：

豆油 63

氢化蓖麻油 0.5

季戊四醇 12.9

苯酐 25.7

制得的树脂固体份70±2%，酸值≤6mg KHO⁄g，200μm厚涂层仍能很好干燥，且光泽高。偏苯三酸酐是多元酸，具有三个羧基，活性高，与单甘油酯反应快，酯化温度可降低20℃，缩短了反应时间，所得树脂颜色浅，总配方中油度可提高10%~20%，用偏苯三酸酐可制得粘度适当的高固体份涂料。目前国内已有偏苯三酸酐面市，这为高固体份涂料的研制生产创造了便利条件。

4.高固体份醇酸树脂成漆要素

制造高固体份涂料，要解决下面几个问题：（1）加入流变调节剂，消除高固体份醇酸树脂涂料施工中的流挂现象；（2）高固体份涂料涂层厚（65~70μm），要解决内部溶剂扩散问题，防止结皮等弊病；（3）选用适合高固体份涂料用的有机和无机颜料；（4）采用分散剂、防沉剂、强溶剂，改进颜料分散和贮存稳定性。

造成高固体份醇酸树脂涂料上述问题的原因，是树脂分子量低，表面张力高，为消除施工时漆也流挂，可选用增稠性触变剂，常用的增稠剂有氢化蓖麻油、有机陶土、天然蒙脱石、膨润土等。气相二氧化硅是清漆良好的触变剂。不同的触变剂性质各异，须认真筛选，盲目使用还会产生沉淀甚至结块。流变调节剂用量一般为0.35~2.5%。
自干高固体份豆油醇酸滋漆配方实例：

高固体含量豆油醇酸树脂 50

钛白粉 30

分散剂群青 0.2

膨润土 0.05

群青 2.3

200#溶剂 16.07

防结皮剂 0.1

环烷酸锰 0.5

环烷酸钴 0.17

环烷酸钙 0.1

为消除因底层溶剂挥发而可能产生的鱼眼、裂纹等弊病，生产人员在制备高固体份涂料时可引入环戊乙烯、醇醚类溶剂等部分高闪点溶剂，它对树脂稀释有效，使漆膜表面达到佳状态。长油度高固体份醇酸自干涂料组成如下：

90%长油度醇酸树脂 513.0

石油溶剂 115.0

高闪点溶剂 18.0

催干剂： 钴（6%） 3.2

锆（12%） 35.0

邻二氮杂菲（催干剂） 0.9

甲乙酮肟 1.0