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衣康酸二丁酯(DBI)在丙烯酸酯涂料中的应用

2014-10-31 16:07阅读：

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衣康酸二丁酯(DBI)在丙烯酸酯涂料中的应用
衣康酸二丁酯
Dibutyl Itaconate (DBI)

l 性能简介
衣康酸二丁酯(DBI)在α、β位置上有双键，一般可认为是丙烯酸酯的取代衍生物，在许多领域中应用广泛。衣康酸二丁酯(DBI)的优点在于反应性活泼，可以作为共聚单体与其他单体如苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯、氯乙烯共聚，以改善共聚物的性质。聚合物主要用于稀释型水性树脂(用于水性印刷油墨、水性电泳漆、金属烤漆)、成形材料、涂覆材料、纤维及薄膜处理剂、润滑油及其添加剂、粘结剂、离子交换树脂等。

衣康酸二丁酯(DBI) (分子量：242.31)


衣康酸二丁酯(DBI)常被用作高分子的内增塑剂，增加树脂的柔性。与外增塑剂相比，加入少量的内增塑剂就可以起到较好的增塑效果，同时避免了外增塑剂的迁移问题，降低了可挥发有机物(VOC)的排放，更加环保。
衣康酸二丁酯(DBI)在起到内增塑的同时可以避免出现返粘现象，其玻璃化温度适中，可代替玻璃化温度低的软单体，如甲基丙烯酸异辛酯(EHMA) (玻璃化温度为-10℃)使用。
衣康酸二丁酯(DBI)分子结构中含有两个疏水性的丁酯基，赋予了衣康酸二丁酯(DBI)较强的疏水性，可以改善聚合物的耐水性和耐溶剂腐蚀性。
此外，衣康酸二丁酯(DBI)用于涂料或油墨等体系中时可以对填料和颜料起到较好的分散作用，得到的涂膜更加平整，光泽度更高，对颜料的固色性好。

l 应用
衣康酸二丁酯(DBI)在丙烯酸酯涂料中的应用

Ø 填料分散性和光泽度
从表1中的数据可见，使用两种功能单体得到的漆膜柔韧性都较好，但是加入DBI的漆膜不会像加入EHMA的漆膜那样出现返粘现象。表明DBI可代替玻璃化温度较低的软单体使用。此外，使用EHMA制得的漆膜，有小孔洞存在，填料在油漆中的分散性较差，而使用DBI制得的漆膜，成膜连续平滑，且漆膜的光泽度明显较高，表明DBI可改善填料在丙烯酸酯涂料中的分散性。
结合图1的原子力显微镜观察的漆膜表面形貌可见，与含甲基丙烯酸异辛酯(EHMA)的体系相比，使用衣康酸二丁酯(DBI)得到的漆膜表面没有明显的沟槽，颗粒大小分布更均匀，且颗粒排布更紧密，这与漆膜成膜情况的结果一致。单独用甲基丙烯酸异辛酯(EHMA)制得的漆膜表面较为粗糙一些，光泽度较低，而使用衣康酸二丁酯(DBI)得到的漆膜中填料的分散情况较好，光泽度更高。
由此，衣康酸二丁酯(DBI)可代替玻璃化温度低的软单体使用，并在赋予漆膜柔韧性的同时，使漆膜的表面性能更好，颜料的分散性增加。

表1 功能单体对漆膜基本性能的影响
功能单体
 柔韧性(mm)
 返粘情况
 成膜性
 光泽度(°)
EHMA
 1
 返粘
 成膜连续，有小孔洞
 78
DBI
 1
 不返粘
 成膜连续，平滑
 91


图1 漆膜的原子力显微镜表面形貌照片

Ø 漆膜耐水性和耐溶剂性
分别使用甲基丙烯酸异辛酯(EHMA)和衣康酸二丁酯(DBI)为功能单体合成并配制丙烯酸酯涂料，功能单体用量为单体总量的6%。测试漆膜的耐水性和耐溶剂性结果如表2、图2和图3所示。由测试结果可知，使用衣康酸二丁酯(DBI)制得的漆膜其耐水性和耐溶剂性明显好于甲基丙烯酸异辛酯(EHMA)制得的漆膜。这是由于衣康酸二丁酯(DBI)的分子中含有两个疏水性强的丁酯基，可以赋予漆膜良好的耐水性和耐溶剂腐蚀性。
表2 漆膜耐水性和耐溶剂性结果
功能单体
 耐水性
 耐溶剂性
甲基丙烯酸异辛酯(EHMA)
 明显失光，明显起皱，
无起泡和脱落
 轻微失光，起泡较多，
变软，无剥落和生锈
衣康酸二丁酯
(DBI)
 较轻失光，起皱较轻，
无起泡和脱落
 轻微失光，无起泡，
变软，无剥落和生锈





衣康酸二丁酯(DBI)在水性油墨中的应用
Ø 颜料固色性
使用衣康酸二丁酯(DBI)为功能单体合成丙烯酸酯水性油墨乳液连接料并配制水性油墨，衣康酸二丁酯(DBI)用量为单体总量的2%。从图4中可见，在水性油墨体系中，水性油墨样条经水泡过后并未出现褪色或浸染现象，表明衣康酸二丁酯(DBI)的加入可以使水性油墨中的颜料的分散程度更好，使水性油墨保持较好的固色性。



附实验配方：

表1 丙烯酸酯树脂合成配方*
组分
 用量(g)
 占单体总量的含量(%)
甲基丙烯酸甲酯(MMA)
 7.2
 4.8
苯乙烯(St)
 32.4
 21.6
丙烯酸丁酯(BA)
 22.5
 15
甲基丙烯酸异辛酯(EHMA)
 9/0
 6/0
衣康酸二丁酯(DBI)
 0/9
 0/6
丙烯酸羟丙酯(HPA)
 17.1
 11.4
丙烯酸(AA)
 1.8
 1.2
过氧化苯甲酰(BPO)
 0.9
 0.6
二甲苯
 51.9
 34.6
正丁酯
 7.2
 4.8

*理论固含量：60.0％。

表2 丙烯酸酯涂料配方*
组分
 用量(g)
油性树脂
 68.0
金红石型TiO2
 22.0
分散防沉剂
 0.7
消泡剂
 0.1
流平剂F
 0.2
丙二醇甲醚乙酸酯(PMA)
 7.5

*为漆基，视为室温固化型双组分丙烯酸-聚氨酯涂料的甲组分。乙组分为HDI三聚体固化剂。固化剂配比：漆基＋固化剂＝15+1。
表3 水性油墨乳液连接料配方*
组分
 用量(g)
 占单体总量的含量(%)
甲基丙烯酸甲酯(MMA)
 79.5
 53%
丙烯酸丁酯(BA)
 67.5
 45%
衣康酸二丁酯(DBI)
 3
 2%
十二烷基硫醇(C12H25SH)
 0.0075
 0.05%
碳酸氢钠(NaHCO3)
 0.09
 0.06%
过硫酸铵(APS)
 0.6
 0.4%
烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯（10）醚硫酸铵(DNS-86)
 3
 2%
去离子水
 153.7
 100%
*理论固含量：50%。

表4 水性油墨配方
组分
 用量(g)
丙烯酸酯乳液
 60
异丙醇
 24
颜料
 24
润湿剂
 少许
消泡剂
 少许
氨水
 少许

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