標簽： 丙烯酸
高性能丙烯酸樹脂將引領中國建筑涂料發展
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成功的高性能丙烯酸樹脂及應用技術，已經使中國建筑涂料開始全面接近國際先進水平，并使國產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、英國帝國化學等國際知名公司紛紛前來一探究竟。這項技術獲得了2009年度國家技術發明獎二等獎。據該項目負責人國家教育部先進涂料工程研究中心主任、復旦大學材料科學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與消費大國，但中高端樹脂及涂料研發與生產長期以仿制為主，只能依賴從國外進口樹脂和顏填料來調整配方。由于無法形成自己的核心技術，而且對樹脂、顏填料這些關鍵原材料的設計與制備方面的研究不足，我國在樹脂及相關涂料領域與國外的競爭中長期處于下風，汽車、電子行業等中高端涂料市場幾乎為國外公司壟斷，核心技術知識產權盡被國外科研機構和公司控制。武利民教授說，要達到高性能和低VOC排放這一目標可以采用兩種方法：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的丙烯酸酯類涂料因具有優良的耐候性、耐水性、耐酸堿性、耐粘污性、無毒、對環境友好等性能，已經成為建筑涂料中用量最大的一類產品。同時，汽車工業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”計劃和上海市有關科技計劃的支持下，他們選取了產量最大、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明專利11項、國際專利2項，其中已授權中國專利10項、美國專利1項，發表國際SCI論文53篇。據武利民教授介紹，固含量不斷提高時，體系的黏度會隨之升高，后續的調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，他們發明了高固體分丙烯酸樹脂的分離聚合技術，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行表面改性，獲得了高固低黏納米復合丙烯酸樹脂。由于解決了納米涂料中無機納米粒子的難分散和團聚問題，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。該技術已在廣州實現了產業化，產品已在多家著名的汽車、摩托車、家電廠家獲得應用，部分取代了進口。武利民認為，水性涂料以水為溶劑，環保性毋庸置疑。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，他們發明了不含任何傳統乳化劑的丙烯酸樹脂無皂乳液的制備新技術：利用納米二氧化硅表面的硅羥基呈弱負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，解決了傳統的丙烯酸樹脂乳液合成需要大量有機小分子乳化劑的問題。此外，他們還進一步衍生發明了高固低黏納米復合聚酯及涂層的制備技術，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。目前這項技術已在江蘇和上海實現了產業化，生產出的水乳膠丙烯酸樹脂涂層的耐污性小于5%(國標為15%，數值越小越好)、自清潔性好、人工加速老化時間達1600小時上。由于解決了建筑工程外墻涂料裝飾很容易出現的易粘污、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新成果的身影。
