水性塗料樹脂合成（簡體書）

隨著科技的發展，人們對生活環境的要求也越來越高。塗料應用於社會的各個行業，是人們生活中不可缺少的材料。目前傳統的油性塗料已逐步被水性塗料代替，由於水性塗料具有環保、經濟、安全、易清洗等優點，越來越受到使用者的青睞，而水性塗料的開發也已成為精細化工中的重要研究領域。
本書以培養實用型水性塗料樹脂合成人才為目標進行編寫。在內容上主要是研究如何開發適合市場需求的丙烯酸類塗料樹脂乳液。本書第一、第二章主要介紹合成水性塗料所必備的基礎知識。第三章是塗料用丙烯酸樹脂乳液的研制，本章關於丙烯酸樹脂乳液配方的計算具有一定創新性，首次將酸值、FOX方程等組合在一起，根據所需性能的丙烯酸樹脂乳液參數，利用Excel表格的計算功能，自動得出乳液配方。這種方法使得丙烯酸樹脂乳液的配方具有規律可循，同時便於尋求所需性能的丙烯酸樹脂乳液配方。第四章是關於各類丙烯酸樹脂乳液的研制、合成方法。主要有單組分丙烯酸樹脂乳液的合成、丙烯酸樹脂微乳液、普通乳液、核殼乳液、中空樹脂乳液等的合成方法，對於制備不同性能的丙烯酸類塗料樹脂來說具有重要的現實意義。第五章則是丙烯酸樹脂乳液性能的研究。主要包括如何利用FOX方程等公式以及所需塗膜的性能要求計算出最佳配方參數，同時還介紹了塗膜性能的基本測試方法，以及針對市場上不同性能要求的丙烯酸樹脂塗料塗膜性能的影響因素進行了研究思路方面的介紹。在第四、第五章中，還舉用了大量的案例，利用Excel表格的計算功能自制配方設計計算表，對丙烯酸樹脂乳液的制備及其性能研究進行講解，這些案例體現了編者這幾年教研所得的實驗思路，為本書之精華所在，可為以後開發具體的塗料產品打下基礎，對從事苯丙樹脂研究的同行具有一定的參考意義。第六章至第八章分別介紹了水性聚氨酯樹脂、水性醇酸樹脂和水性環氧樹脂。Excel表格計算模板可從教學資源網免費下載。
本書第一章、第二章、第四章由崔筆江編寫，第三章由梁冰編寫，第五章由梁晨編寫，第六章由陳素怡編寫，第七章、第八章由程鍇編寫。全書由崔筆江擔任主編，負責統稿及定稿工作。在本書編寫的前期，姬德成老師做了大量工作，本書是姬老師帶領下的，我校全體“塗料人”的共同成果；此外，在編寫過程中，還得到了化學工業出版社的大力支持和幫助，在此一並特別表示感謝!
本書力圖將合成水性丙烯酸樹脂乳液塗料的相關知識全面而詳細地提供給讀者，為從事該行業的廣大技術工程人員及院校學生提供參考。由於編者學識水平有限，書中難免有不完善和疏漏之處，懇請讀者批評指正。

編者
2021年5月於廣州

第一章水性塗料基礎知識1
第一節概述1
一、塗料的作用1
二、塗料的分類2
三、塗料的組成2
第二節塗料的成膜4
一、物理成膜方式4
二、化學成膜方式6
第三節水性塗料7
一、水性塗料的分類7
二、水性塗料的特點8
三、水性塗料的發展現狀和前景9

第二章塗料與高分子化合物12
第一節概述12
一、高分子化合物的特性12
二、高分子化合物的分類14
第二節高聚物的結構和性質16
一、高聚物的結構16
二、高聚物的各種物理狀態和性質17
第三節高分子化合物的合成和反應22
一、縮聚反應22
二、加聚反應23
三、聚合反應實施的方法28

第三章丙烯酸樹脂乳液聚合理論31
第一節乳液聚合的定義及特點31
一、乳液聚合的定義31
二、乳液聚合的特點32
第二節乳液聚合理論33
一、分散階段(乳化階段)33
二、階段Ⅰ(乳膠粒生成階段)35
三、階段Ⅱ(乳膠粒長大階段)36
四、階段Ⅲ(聚合完成階段)37
第三節乳液配方設計原理38
一、乳液合成的組分及其在乳液聚合中的作用38
二、單體的選擇39
三、乳化劑的選擇41
四、引發劑的選擇44
五、乳液配方設計和計算的方法46
六、乳液配方設計和計算舉例51

第四章丙烯酸樹脂乳液的研制53
第一節丙烯酸樹脂乳液的配方設計基礎54
一、單體的選擇54
二、丙烯酸樹脂的配方設計58
三、樹脂乳液的制備實驗59
第二節單組分丙烯酸乳液合成61
一、學習目標61
二、技術關鍵61
三、樹脂合成62
【案例4-1】普通苯丙樹脂的研制62
【案例4-2】加入TPGDA或TMPTA的苯丙樹脂的研制64
【案例4-3】加入HEA或HPA的苯丙樹脂的研制66
【案例4-4】加入AM或NAM的苯丙樹脂的研制67
【案例4-5】純丙樹脂的研制68
【案例4-6】軟醋丙樹脂的研制70
【案例4-7】硬醋丙樹脂的研制71
【案例4-8】加入TPGDA或TMPTA的純丙樹脂的研制73
第三節堿溶樹脂合成74
一、合成的意義75
二、學習目標76
三、技術關鍵76
四、樹脂合成77
【案例4-9】純丙堿溶樹脂的研制77
【案例4-10】高Tg醋丙堿溶樹脂的研制79
【案例4-11】低Tg醋丙堿溶樹脂的研制80
第四節微乳液合成82
一、研究聚合物微乳液的意義82
二、學習目標83
三、技術關鍵83
四、配方參數與配方84
五、配方參數設計與配方計算84
六、乳液制備85
第五節核殼乳液合成86
一、學習目標88
二、技術關鍵88
三、配方參數89
四、配方參數設計與配方計算89
五、配方形式91
六、實驗步驟91
第六節普通乳液合成91
一、學習目標92
二、技術關鍵92
三、配方參數92
四、配方形式93
五、配方計算93
六、實驗步驟94
第七節中空樹脂乳液合成95
一、中空樹脂的應用95
二、學習目標96
三、技術關鍵97
四、配方參數與配方形式97
五、配方計算97
六、實驗步驟99
第八節三層中空樹脂乳液合成99
一、學習目標100
二、技術關鍵100
三、配方參數與配方形式100
四、配方計算101
五、實驗步驟103

第五章丙烯酸樹脂乳液性能研究104
第一節概述104
一、單體共聚的目的104
二、丙烯酸樹脂的配方設計105
三、水性丙烯酸樹脂的應用106
第二節丙烯酸樹脂乳液成膜性能研究方法106
一、樣品配方的設計與調配107
二、塗膜的制備109
三、塗膜性能的測試109
四、學習目標119
第三節苯丙樹脂參數變化對塗膜性能影響的案例分析120
一、硬樹脂參數變化對成膜性能的影響120
【案例5-1】硬樹脂Tg變化對塗膜性能的影響120
【案例5-2】硬樹脂酸值變化對成膜性能的影響124
【案例5-3】硬樹脂MMA/St變化對成膜性能的影響128
【案例5-4】硬樹脂TPGDA用量變化對成膜性能的影響132
【案例5-5】硬樹脂TMPTA用量變化對成膜性能的影響136
二、軟樹脂對塗膜性能的影響140
【案例5-6】軟樹脂Tg變化對成膜性能的影響140
【案例5-7】軟樹脂酸值變化對成膜性能的影響144
【案例5-8】軟樹脂MMA/St變化對成膜性能的影響148
【案例5-9】軟樹脂TPGDA用量變化對塗膜性能的影響152
【案例5-10】軟樹脂TMPTA用量變化對成膜性能的影響156
三、堿溶樹脂對成膜性能的影響160
【案例5-11】硬堿溶樹脂Tg變化對成膜性能的影響160
【案例5-12】硬堿溶樹脂酸值變化對成膜性能的影響164
【案例5-13】軟堿溶樹脂Tg變化對成膜性能的影響168
【案例5-14】軟堿溶樹脂酸值變化對成膜性能的影響172
【案例5-15】堿溶樹脂鏈轉移劑用量變化對成膜性能的影響176
第四節丙烯酸樹脂乳液塗膜性能研究及產品開發180
一、塗膜光澤度研究182
二、塗膜硬度研究184
三、塗膜的耐擦洗性研究185
四、塗膜最低成膜溫度的研究187
五、塗膜的耐磨性研究189
六、塗膜的附著力研究191
七、塗膜的乾燥速度研究193
八、塗膜的遮蓋性研究196
九、塗膜的耐水性能研究198
十、塗膜的耐化學藥品性研究199
十一、塗膜的耐高溫性能研究202

第六章水性聚氨酯樹脂204
第一節水性聚氨酯的合成單體204
一、多異氰酸酯205
二、多元醇低聚物209
三、擴鏈劑211
四、溶劑211
五、催化劑211
六、親水單體(親水性擴鏈劑)212
七、中和劑(成鹽劑)213
第二節水性聚氨酯合成工藝213
一、強制乳化法(外乳化法)213
二、自乳化法(內乳化法)214
第三節合成實例215
一、非離子型水性聚氨酯的合成215
二、陰離子型水性聚氨酯的合成215

第七章水性醇酸樹脂220
第一節水性醇酸樹脂的分類221
一、按改性用脂肪酸或油的幹性分類221
二、按醇酸樹脂油度分類221
第二節水性醇酸樹脂合成原理222
一、合成物料222
二、合成原理227
第三節水性醇酸樹脂合成工藝229
第四節水性醇酸樹脂合成實例230
一、TMA型短油度水性醇酸樹脂合成230
二、PEG型水性醇酸樹脂合成231
三、DMPA型水性醇酸樹脂合成232
四、DMPA型短油度水性醇酸樹脂合成232
五、間苯二甲酸-5-磺酸鈉型水性醇酸樹脂(1)的合成233
六、間苯二甲酸-5-磺酸鈉型水性醇酸樹脂(2)的合成234
七、水性醇酸-丙烯酸樹脂雜化體的合成234

第八章水性環氧樹脂236
第一節環氧樹脂236
一、環氧樹脂的類型236
二、我國環氧樹脂的規格和代號237
三、環氧樹脂及其固化物的性能特點238
四、環氧樹脂的特性指標239
五、水性環氧樹脂的應用240
第二節水性環氧樹脂的制備240
一、機械法241
二、相反轉法241
三、固化劑乳化法242
四、化學改性法242
第三節水性環氧樹脂的合成實例244
一、單組分水性環氧乳液的合成244
二、水性二乙醇胺改性E-44環氧樹脂的合成245
三、水性甘氨酸改性環氧樹脂的合成245
四、水性光敏酚醛環氧樹脂的合成246
五、以相反轉乳化技術制備E-44水性環氧樹脂246
六、水性環氧樹脂固化劑的合成246

參考文獻249