崇云凱，王永春，雷淑媛，代 月，馬登學(xué)

(臨沂大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 臨沂 276005)

丙烯酸樹脂是指以丙烯酸類或其酯類(包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯等)為主要單體、以自由基溶液聚合或乳液聚合為主要的聚合方式得到的具有水溶性的高分子材料。因其大分子鏈上存在羧基，使其成鹽后具有良好的水溶性，現(xiàn)如今，世界涂料的發(fā)展方向：第一，是往高性能方面的發(fā)展，即采用各種物質(zhì)(包括特殊的基團(tuán)、化學(xué)鍵、有機(jī)高分子等)對(duì)涂料進(jìn)行物理或化學(xué)改性，從而提高、改善涂料的綜合性能[1]，例如，氟硅樹脂改性丙烯酸涂料、聚氨酯改性丙烯酸樹脂等；第二，是向綠色化、無污染化、環(huán)境友好型發(fā)展，例如水性化發(fā)展，其中以丙烯酸、丙烯酸酯樹脂系列的乳膠漆、水性漆占主導(dǎo)地位[2]，“十三五”計(jì)劃明確指出大力發(fā)展環(huán)境友好型涂料、粘結(jié)劑，而丙烯酸樹脂因其良好的水溶性，在涂料行業(yè)得到大力發(fā)展應(yīng)用。

目前市場(chǎng)上所廣泛應(yīng)用的水性丙烯酸樹脂涂料具有以下優(yōu)異的性能[3]：

(1)不含或僅含少量的有機(jī)溶劑(一般在5%以下)，且都是低毒性的(多數(shù)為乙醇、正丁醇等)，同時(shí)又以綠色無污染的水作為涂料的分散介質(zhì)，其VOC指標(biāo)會(huì)非常低；

(2)丙烯酸樹脂施工性能好，施工方法多樣化(刷涂、輥涂、噴涂等)，技術(shù)容易掌握。涂層易干燥，時(shí)間短，24h內(nèi)可以涂刷3遍左右，從而大大提高了工人施工效率，并且涂完后，由于丙烯酸樹脂具有水溶性，從而工具清洗非常方便。再者，涂料滲透性、透氣性都極好，不僅能在潮濕底材的表面施工，還能在生銹的基材表面或已經(jīng)粉化、老化的涂膜上直接再次施工涂覆；

(3)水分散體系的丙烯酸樹脂，其分子量高，并且涂膜耐有機(jī)溶劑性和耐候性較好，丙烯酸樹脂本身就具有很好的力學(xué)性能，涂膜硬度大、韌性好。由于丙烯酸樹脂優(yōu)良的保光、色淺、耐候性等性能，故其做內(nèi)、外墻涂料用時(shí)有很好的裝飾性和光澤，目前市場(chǎng)上所用的高檔外墻丙烯酸樹脂涂料，其有效使用年限可達(dá)20年以上；

(4)水性丙烯酸酯樹脂涂料可以直接用水稀釋，對(duì)身體無毒無害、無火災(zāi)危險(xiǎn)性。

丙烯酸類樹脂具有色淺、保光、耐候、耐腐蝕、抗老化、無毒無害、耐水、性質(zhì)穩(wěn)定等眾多優(yōu)良的性能，本文主要介紹丙烯酸樹脂在各方面的應(yīng)用及其改性分類，加以突出丙烯酸樹脂在當(dāng)今涂料市場(chǎng)中的優(yōu)越性。

1 丙烯酸樹脂改性分類

1.1 丙烯酸樹脂防霧涂料

由于丙烯酸樹脂其優(yōu)良的水溶性，故可以用在親水性防霧涂料方面，此樹脂的涂層與水的接觸角會(huì)很小，使在涂膜表面凝結(jié)的水蒸氣平鋪成一層水膜，從而減少光線的散射，達(dá)到防霧的效果。通過調(diào)節(jié)丙烯酸在共聚單體中的用量，可以得到防霧性能很好，同時(shí)耐侯性也同樣優(yōu)良的防霧涂料。

劉國(guó)宣[4]等人以乙醇作為為溶劑，軟硬單體比丙烯酸乙酯∶甲基丙烯酸甲酯(質(zhì)量比)=6∶4官能團(tuán)(-COOH)單體占單體總量的20%左右，1-甲基丙烯酸占官能團(tuán)單體的13%左右，甲基丙烯酸β-羥乙酯占官能團(tuán)單體的10%左右，剩下的為丙烯酸，以AIBN為引發(fā)劑得到了水溶性優(yōu)良、良好的柔韌性、接觸角小、儲(chǔ)存穩(wěn)定、涂膜的硬度高和附著力優(yōu)良的丙烯酸防霧樹脂。

張穎[5]等人以2-乙氧基乙醇作為溶劑，縮水甘油甲基丙烯酸酯∶丙烯酸羥乙酯=1∶8，少量N-乙烯基吡咯烷酮，同樣的以AIBN為引發(fā)劑反應(yīng)得到親水防霧并且耐磨的丙烯酸樹脂涂料。其涂層的鉛筆硬度可達(dá)到1-2H，涂層厚度在3μm以下，附著力優(yōu)良，與水的接觸角為30°左右，表面凝結(jié)的水珠能平鋪成水膜，具有優(yōu)良的防霧性。

1.2 藥用丙烯酸樹脂

藥用丙烯酸樹脂大多是指由甲基丙烯酸及其酯和丙烯酸酯為主要的共聚單體，以一定比例聚合而成的一類安全、穩(wěn)定、惰性、無刺激等諸多優(yōu)異性能的藥用高分子材料[6]。

由于丙烯酸樹脂在不同pH值下具有不同的溶解度、成膜性、抗?jié)裥?、膜透過性等性能，所以可以把其用在藥物類(片劑、膠囊和微丸)制劑中作為緩釋藥物的薄膜包衣材料，用于胃、腸溶緩釋制劑的生產(chǎn)，還可以應(yīng)用于中醫(yī)草藥片劑，用以改進(jìn)重要吸收效果差、顯效時(shí)間長(zhǎng)、利用度低等缺點(diǎn)[7]。目前市場(chǎng)上把丙烯酸類藥用樹脂統(tǒng)稱為尤奇特(Eudragit)，其有成膜性優(yōu)良，相容性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。

丙烯酸樹脂之所以能用于藥片成膜，其主要依賴其分子中的酯基與藥物表面分子帶負(fù)點(diǎn)性的原子結(jié)合從而形成氫鍵，其次丙烯酸樹脂具有良好的滲透性，其分子鏈能對(duì)藥片隙縫滲透加之對(duì)包衣液中其他成分的吸附；其次，丙烯酸樹脂的分子量越大，丙烯酸樹脂分子鏈中酯基越大，其形成的薄膜衣對(duì)藥片的附著力越強(qiáng)，薄膜所具有的力學(xué)性能就越好[7]。

藥用丙烯酸樹脂主要具有特點(diǎn)[8]：

(1)無生理毒性，理化性質(zhì)穩(wěn)定，惰性，難分解；

(2)能形成完整的包衣薄膜，且包衣后的劑型物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐候性好，方便運(yùn)輸儲(chǔ)存；

(3)無毒、無味、無色，便于服用，對(duì)藥物無降解其藥性等作用；

(4)能在一定pH值的下具有溶解或滲透能力；

(5)水溶性好，能均勻懸浮、混合于水介質(zhì)中，并且，在薄膜包衣過程中，包衣藥物不易粘連，造成藥物損壞。

1.3 丙烯酸樹脂外墻涂料

丙烯酸樹脂廣泛應(yīng)用于裝飾涂料方面，其涂層具有光鮮亮麗的有點(diǎn)，還具有保光、保色、耐候、耐有機(jī)溶劑等諸多優(yōu)異的性能。目前廣泛應(yīng)用于涂料市場(chǎng)，大量的應(yīng)用實(shí)例證明水性丙烯酸酯樹脂涂料有諸多優(yōu)異性能[9]：

(1)在長(zhǎng)期日曬雨淋的情況下，不易變色(保色性好)、粉化(耐候性好)或脫落(附著力好)；

(2)對(duì)刷涂墻面有很好的滲透性，結(jié)合牢固，附著力好；

(3)涂料刷涂時(shí)不受溫度限制，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可控，涂膜易干燥成型；

(4)施工方法多樣，可采用刷涂、滾涂、噴涂等多種施工工藝，可以配置成各種顏色，色彩光鮮亮麗，富有美感。

丙烯酸樹脂除可以單獨(dú)成膜外，也可以用作其他涂料的物理改性，像聚偏氯乙烯/丙烯酸樹脂涂料。丙烯酸樹脂作為聚偏氯乙烯的物理改性改性劑，可以改進(jìn)涂料的分散性、增加涂膜的附著力，也使得涂料在運(yùn)輸儲(chǔ)存的過程中的穩(wěn)定性得到很好的改進(jìn)，減少物料的沉降等。

1.4 有機(jī)氟硅改性丙烯酸樹脂

由于丙烯酸樹脂多數(shù)為熱塑性樹脂，固化成膜后涂膜的耐水性、耐玷污性會(huì)變差，并且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不可控，導(dǎo)致低溫易變脆、高溫易發(fā)粘。而有機(jī)硅樹脂則具有優(yōu)良的耐候性、耐玷污性等諸多丙烯酸樹脂所不具備的優(yōu)異特性；而含氟材料物理性能穩(wěn)定，耐水、耐油、耐久性和抗有機(jī)溶劑性好，故可以結(jié)合各自的優(yōu)點(diǎn)，通過物理或化學(xué)改性得到性能優(yōu)良的改性丙烯酸樹脂涂料。

梁鑒泉[10]等人以2-甲基-2-丙烯酸甲酯、正丁基丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯酸β-羥乙酯、叔碳酸乙烯酯(質(zhì)量比為50：10：8：4：2)為主要丙烯酸類單體，以甲基三甲氧基硅烷作為有機(jī)硅改性單體，以丙烯酸六氟丁酯作為有機(jī)氟改性單體，以丁基溶纖劑為溶劑，合成了室溫下可以穩(wěn)定存放的自干型、水分散的氟硅改性丙烯酸樹脂涂料。

1.5 環(huán)氧樹脂改性丙烯酸涂料

環(huán)氧樹脂改性丙烯酸樹脂是在其環(huán)氧樹脂預(yù)聚物的分子鏈的兩端引入丙烯基的碳碳雙鍵，然后與丙烯酸類及其酯類單體進(jìn)行共聚，得到的環(huán)氧樹脂改性丙烯酸樹脂既具有環(huán)氧樹脂的高模量、高強(qiáng)度、耐化學(xué)藥品性以及優(yōu)良的防腐蝕性能，又具有丙烯酸酯樹脂色彩亮麗和耐候性好等諸多優(yōu)異的性能。

穆銳[11]等人以環(huán)氧樹脂為改性預(yù)聚物，以丙烯酸丁酯、2-甲基-2-丙烯酸甲酯、丙烯酸為共聚單體，采用自由基乳液聚合的方法，制造出了環(huán)氧樹脂含量50%左右的環(huán)氧樹脂改性丙烯酸酯樹脂涂料。

Mdahu Bajpai[12]等人加入5%的光引發(fā)劑，以及單(多)功能稀釋劑，合成了酚醛環(huán)氧改性丙烯酸樹脂以及雙酚A環(huán)氧改性丙烯酸樹脂。上述2種樹脂都能在幾秒中內(nèi)完成紫外光固化成膜。而且涂膜的硬度高、韌性好、耐刮劃、耐酸堿、色彩亮麗等諸多優(yōu)異的性能。

1.6 聚氨酯改性丙烯酸樹脂

由于聚氨酯乳液的粘度很高，在水中很難分散，即使分散，其分散后也很難長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定貯存；同時(shí)聚氨酯所形成的涂膜耐水性很差、并且成本太高，很難推廣使用。而丙烯酸酯樹脂色彩亮麗，還具有耐水性好、成本低廉、對(duì)顏填料潤(rùn)濕性能好等諸多優(yōu)異的性能。將聚氨酯與聚丙烯酸酯樹脂復(fù)配來制備水性聚氨酯-丙烯酸酯涂料，所得的樹脂兼有聚氨酯和丙烯酸酯樹脂的優(yōu)良性能，并且成本低，易于市場(chǎng)推廣使用[3]。

熊遠(yuǎn)欽[13]等人對(duì)樹狀的多元醇進(jìn)行化學(xué)改性，合成了可以快速光固化的新型聚氨酯改性丙烯酸酯樹脂涂料。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，固化后的膜具有良好的硬度、柔韌性，附著力。

M.M.EL-Molla[14]等人合成了聚氨酯-丙烯酸酯樹脂及其紫外光固化膠粘劑，同樣也具有優(yōu)良的性能，已廣泛應(yīng)用于印染、油墨等各個(gè)行業(yè)。

2 結(jié)語(yǔ)

本文闡述的主要是目前丙烯酸樹脂在各方面的改性成果，丙烯酸樹脂因其優(yōu)良的水溶性而被廣泛開發(fā)研究應(yīng)用，對(duì)降低VOC，保護(hù)環(huán)境做出巨大的貢獻(xiàn)。我認(rèn)為科技的進(jìn)步要在保護(hù)環(huán)境的情況下進(jìn)行，走可持續(xù)發(fā)展道路，水性漆必然是未來涂料市場(chǎng)的不二之選。丙烯酸樹脂因其價(jià)格低廉、水溶性極好，并且性質(zhì)穩(wěn)定，改性后可以應(yīng)用于衣食住行各個(gè)領(lǐng)域，本文旨在指出丙烯酸樹脂的優(yōu)異特性，加之如今涂料市場(chǎng)的其向低VOC、環(huán)境友好型的發(fā)展方向，丙烯酸樹脂的改性及其應(yīng)用將會(huì)有極大的發(fā)展前景。

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