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高性能丙烯酸樹脂引領(lǐng)中國建筑涂料發(fā)展
2010-1-14 來源:中國化工報
關(guān)鍵詞:丙烯酸樹脂 建筑涂料 武利民 水乳膠丙烯酸樹脂涂層
    建筑物墻面因為刷上神奇的涂料,粘在墻面的灰塵能順雨水流下,使墻面長期保持干凈整潔;汽車和摩托車零部件由于罩上了一層保護(hù)涂料,即使堅硬的材料與其“親密接觸”也不會留下一絲痕跡。由我國科技人員自主開發(fā)成功的高性能丙烯酸樹脂及應(yīng)用技術(shù),已經(jīng)使中國建筑涂料開始全面接近國際先進(jìn)水平,并使國產(chǎn)車用涂料成功打入零配件市場,吸引了德國漢高、美國BEHR、美國GE、英國帝國化學(xué)等國際知名公司紛紛前來一探究竟。這項技術(shù)獲得了2009年度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。
  據(jù)該項目負(fù)責(zé)人國家教育部先進(jìn)涂料工程研究中心主任、復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系主任武利民教授介紹,在追求高性能的同時,減少VOC排放已成為全球涂料界的共識。我國是僅次于美國的涂料生產(chǎn)與消費大國,但中高端樹脂及涂料研發(fā)與生產(chǎn)長期以仿制為主,只能依賴從國外進(jìn)口樹脂和顏填料來調(diào)整配方。由于無法形成自己的核心技術(shù),而且對樹脂、顏填料這些關(guān)鍵原材料的設(shè)計與制備方面的研究不足,我國在樹脂及相關(guān)涂料領(lǐng)域與國外的競爭中長期處于下風(fēng),汽車、電子行業(yè)等中高端涂料市場幾乎為國外公司壟斷,核心技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)盡被國外科研機(jī)構(gòu)和公司控制。
  武利民教授說,要達(dá)到高性能和低VOC排放這一目標(biāo)可以采用兩種方法:一是水性化,即人們常說的水性涂料;二是提高油性涂料的固含量。以丙烯酸樹脂為成膜物質(zhì)的丙烯酸酯類涂料因具有優(yōu)良的耐候性、耐水性、耐酸堿性、耐粘污性、無毒、對環(huán)境友好等性能,已經(jīng)成為建筑涂料中用量最大的一類產(chǎn)品。同時,汽車工業(yè)特別是轎車的面漆和中涂層中,高固含量丙烯酸酯涂料的使用比例也越來越大。為此,在國家“863”計劃和上海市有關(guān)科技計劃的支持下,他們選取了產(chǎn)量最大、用途最廣的涂料用樹脂——丙烯酸樹脂,作為突破口。目前,他們圍繞這一項目已申請中國發(fā)明專利11項、國際專利2項,其中已授權(quán)中國專利10項、美國專利1項,發(fā)表國際SCI論文53篇。
  據(jù)武利民教授介紹,固含量不斷提高時,體系的黏度會隨之升高,后續(xù)的調(diào)配和施工工作將越來越困難。要想提高固含量、降低體系中有機(jī)溶劑的含量,必須有效控制樹脂的分子量及其分布。為解決這一矛盾,他們發(fā)明了高固體分丙烯酸樹脂的分離聚合技術(shù),在提高樹脂溶液固含量的同時,保證體系具有較低的黏度。
  之后,科研人員又通過將納米二氧化硅溶膠進(jìn)行表面改性,獲得了高固低黏納米復(fù)合丙烯酸樹脂。由于解決了納米涂料中無機(jī)納米粒子的難分散和團(tuán)聚問題,他們制備出的丙烯酸樹脂固含量在90%以上,涂層性能部分超過國外的高固含溶劑型涂料。該技術(shù)已在廣州實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,產(chǎn)品已在多家著名的汽車、摩托車、家電廠家獲得應(yīng)用,部分取代了進(jìn)口。
  武利民認(rèn)為,水性涂料以水為溶劑,環(huán)保性毋庸置疑。但一般來說,水性涂料的綜合性能與油性涂料總體上還有一定的差距。為克服以上弊端,他們發(fā)明了不含任何傳統(tǒng)乳化劑的丙烯酸樹脂無皂乳液的制備新技術(shù):利用納米二氧化硅表面的硅羥基呈弱負(fù)電性或弱酸性及親水性的特點,通過靜電或酸-堿相互作用,使納米二氧化硅粒子在單體的聚合反應(yīng)過程中被吸附到單體液滴和生成的丙烯酸乳膠粒子表面,起乳化劑功能,解決了傳統(tǒng)的丙烯酸樹脂乳液合成需要大量有機(jī)小分子乳化劑的問題。
  此外,他們還進(jìn)一步衍生發(fā)明了高固低黏納米復(fù)合聚酯及涂層的制備技術(shù),以及以納米二氧化硅粒子為乳化劑的硅烷化聚合物后乳液制備技術(shù)。
  目前這項技術(shù)已在江蘇和上海實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,生產(chǎn)出的水乳膠丙烯酸樹脂涂層的耐污性小于5%(國標(biāo)為15%,數(shù)值越小越好)、自清潔性好、人工加速老化時間達(dá)1600小時上。由于解決了建筑工程外墻涂料裝飾很容易出現(xiàn)的易粘污、易變色問題,央視大樓及演播廳、世博會及其動遷工程等國家重大工程中都能見到這一創(chuàng)新成果的身影。
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(藍(lán)劍)
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