流平劑成分及如何合成

作者：小曉日期： 2024-11-27 點擊量：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催化劑和分子量調節劑等，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。目前國內主流的是混合二甲苯作為溶劑，其優點是原料適宜，價格低廉，毒性低，易儲存，操作方便，安全性好。

為什么使用AIBN作為發起者而不是BPO？

主要考慮兩個因素：一是引發劑的種類和用量可以影響聚合物的相對分子質量和分子結構，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鏈轉移常數較小，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，鏈轉移反應較少，所得聚合物具有較窄的相對分子質量分布，采用AIBN作為引發劑，可使樹脂的粘度保持在較適宜的范圍內。

BPO分解后易產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，使相對分子質量分布變寬，聚合物粘度明顯增加。二是偶氮AIBN引發聚合形成的端基為(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，室外耐候性差，時間長了會導致涂膜發黃老化。一般認為，當引發劑質量分數大于4%時，聚合物的力學性能、化學性能和熱穩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，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。總溶劑比例越少，分子量分布越寬，容易產生一些超分子和超小分子，對表面張力產生負面影響，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品的色度。想要得到透明度更好的產品，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，濾芯或濾網應定期清洗和更換，這樣有利于糊化顆粒或雜質的過濾。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量。

通過以上操作控制，我們對生產的產品進行GPC凝膠色譜測試，得到分子量數據如下：數均分子4457、質量平均分子量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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