蓖麻油及其衍生物在涂料中的应用进展

admin 时间:2020-06-10 07:36:31   |   阅读:200

  蓖麻油及其衍生物在涂料中的应用进展

  杨建柱1 黄佩坚2 李国荣2 洪 俊2 郭达晨2 张 虎2*(1.上海秀珀装潢有限公司,上海201201;2.广州秀珀化工股份有限公司,广州,511495)

  涂料行业作为国民经济的配套工业,随着经济的不断发展和人们环保意识的增强,促使涂料工业发展向“绿色”涂料方向大步迈进。石化资源储量减少,能源不足导致供需矛盾,因此人们对以天然产物及其衍生物等可再生资源为基础的聚合物进行发掘。植物油来源广泛且可再生,而蓖麻油是从蓖麻(大戟科)种子中提取的一种植物油,以此制备涂料成本低且保护环境。蓖麻油是有脂肪酸和甘油构成的酯,由于脂肪酸中含有90%的月桂酸,因而显示出与其他油脂不同的特殊性质。目前,蓖麻油的用途领域有涂料、油墨、润滑脂、增塑剂、聚氨酯树脂、金属加工油、医药品、化妆品、表面活性剂等,本研究主要对蓖麻油及其衍生物在涂料的应用加以简单介绍。

  1 蓖麻油的介绍蓖麻油为淡黄色的粘稠不干性油,主要成分是脂肪酸的甘油三酸酯,易溶于乙醇,很难溶解于石油醚,在空气中几乎不氧酸败,储存稳定向好,有很强的旋光性,介电常数约为4.3,黏度比一般油脂高,相对密度和乙酰值大于一般的油脂。表1列出了蓖麻油的主要成分;图1为蓖麻油酸的分子结构,平均分子量为930,其中蓖麻油酸的羟值在天然植物油中羟值最高,羟值为160mg KOH/g。蓖麻油中主要成分含量见表1。蓖麻油中主要成分含量

  蓖麻油酸(化学名为12-羟基-9-十八烯酸)是蓖麻油的主要成分,分子链上含有酯键、不饱和双键和羟基,可以发生水解、酯化、加成、脱水、氧化、酰胺化等多种反应制得不同的改性化学产品,如蓖麻油系聚氨酯、脱水蓖麻油、氢化蓖麻油,蓖麻油脂肪酸、合成蜡、增塑剂等。

  蓖麻油酸结构式2 蓖麻油在涂料领域的应用2.1 蓖麻油系聚氨酯蓖麻油系聚氨酯与PPG、聚酯、聚丁二烯聚氨酯相比,具有更优异的耐水性、耐水解性、电绝缘性,黏度低,与异氰酸酯进行聚合反应,可以生产地坪材料、粘合剂、涂料等无溶剂聚氨酯。2.1.1 直接参与反应蓖麻油中含有大量羟基,可以直接与异氰酸酯反应,制备聚氨酯涂料。罗义等采用异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚二元醇、蓖麻油和甲基丙烯酸甲酯等合成蓖麻油改性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液,通过蓖麻油的改性提高了聚氨酯的交联密度,乳液粘度、涂膜柔韧性、吸水率、力学性能均较好,为制备耐黄变水性木器涂料提供了基础。饶喜梅等采用蓖麻油改性合成了聚氨酯-聚丙烯酸酯的核壳乳液,蓖麻油提供的双键与丙烯酸单体接枝共聚,提高了聚合物的交联度,形成了互穿网络,改善了漆膜的性能,特别是低温成膜和耐水解性能。李阳利用蓖麻油改性异氰酸酯预聚物应用于环氧聚氨酯体系防腐蚀涂料后,其耐酸、碱和盐水等防腐蚀性能得到了明显的改善,同时也降低了生产成本。2.1.2 醇解后参与反应蓖麻油经过甘油醇解,获得蓖麻油一甘油酯和蓖麻油二甘油酯,再与异氰酸酯反应制得聚氨酯,由此制成的涂料具有优异的耐水性、吸震性和电绝缘性,在防水堵漏、吸震、绝缘方面显示优异的性能。陈为等采用蓖麻油与三羟甲基丙烷、甘油反应再与TDI反应生成蓖麻油基聚氨酯预聚体,性能好,体系可以-10~40℃能固化成膜,适用于不同气候条件地区,力学性能和防水耐磨性能良好。2.2 蓖麻油合成醇酸树脂蓖麻油与甘油、苯酐反应生成树脂,可以在200℃反应制得不干性醇酸树脂,搭配氨基树脂、异氰酸酯固化剂反应制备不同性能的醇酸涂料。李爱阳等采用蓖麻油、三羟甲基丙烷醇解,合成醇酸树脂油度为60%,羟基含量为2%~2.5%,与聚氨酯预聚物反应所制涂膜的附着力、硬度、固化速度等综合性能较好,且成本低。张所信等研究了枝形PMMA-蓖麻油醇酸树脂,发现蓖麻油中的活性羟基,提高了树脂的醇溶性,以便于氨基树脂参与热固化,提高交联度,耐黄变性小,在110℃/60min固化后涂膜具有优异的物化性能。

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