[00949510]绿色高效系列水性涂层的制备关键技术及产业化

随着国内五金建材、家具等面漆和封闭底漆领域对环境友好型涂料的重视、以及强化可再生资源利用，醇酸树脂由于其生产中可再生资源原料占60％-70％，而引起密集关注。但传统的溶剂型醇酸树脂中含有大量的有机溶剂，对人体和环境造成了极大伤害。水性醇酸树脂以水为溶剂，安全环保，但在干燥性能、硬度、耐水性、力学性能、长效防腐性等性能上仍然存在不足。该成果充分利用可再生资源，从源头摒弃有机溶剂，通过分子设计和新型聚合方法生产了系列高性能的环保型醇酸树脂涂料，解决了水性五金建材、家具料领域硬度、防水、光泽等行业共性关键技术问题，采用聚苯胺等对其功能化，开发了聚苯胺改性醇酸树脂环保防腐涂料：同时在此基础上开发了水性聚氨酯/聚丙烯酸树脂家具用面漆，提高了漆膜的光泽、硬度和耐水性等，实现了系列产品的大规模产业化。 该领域属于技术开发类项目，所属领域为轻化工程。 1、项目的主要技术内容和创新点： (1)通过转相乳液聚合法制备得到性能优异的水性丙烯酸树脂/醇酸树脂水性木器涂料，深入研究聚合过程中的反应动为学，系统分析聚合物的结构特征，采用不同的改性剂对聚合物进行改性，深入分析了不同含量的改性剂对分子结构及涂膜性能影响，从分子水平上掌握分子结构、分散液与涂膜三者之间的关系。该研究有机结合了丙烯酸树脂和醇酸树脂的优点，可有效解决水性醇酸木器涂料干燥慢、硬度差、耐水性欠佳等一系列问题。此外，该研究紧密结合油性醇酸企业的迫切需求，实现了从传统油性醇酸涂料转向环保型水性醇酸涂料的目标，提升了传统油性醇酸生产企业的竞争力和地位。 (2)通过改变苯胺衍生物的结构及配比，构筑了不同微观形貌和结构特性的改性聚苯胺，大幅增加了聚苯胺在水性醇酸树脂中的分散稳定性。此外，通过在醇酸树脂上引入环氧基团，在醇酸树脂与聚苯胺分子链建立化学键接，显著增强改性聚苯胺与醇酸树脂之间的相容性和相互作用，所制水性聚苯胺/醇酸树脂涂料与醇酸树脂涂料相比，其腐蚀电压正移，腐蚀电流显著下降，涂层的阻抗值│Z│和涂层阻抗Rcoat比水性醇酸树脂明显增加，防腐效率可达99.99％，所制涂层具有长效防腐性能，性能可媲美溶剂型防腐涂料。 (3)通过采用乙烯基单体充当有机溶剂制备得到改性聚氨酯，解决了有机溶剂的环境污染问题。引入丙烯酸酯类单体以及表面活性单体AOS，实现聚合物分子链的自乳化性和乳胶粒的纳米化，制备过程摒弃了原位细乳液聚合中所使用的小分子乳化剂，解决了小分子乳化剂带来的系列问题，通过控制聚合物分子结构上表面活性单体和反应性单体的含量和分布，并通过在分子链上引入有机硅氧烷、环氧等反应性基团，大幅提升聚氨酯/聚丙烯酸酯木器涂料涂层的综合性能。 2、项目取得的科研成果： 该项目研究得到了2项国家自然科学基金、2项陕西省科技计划项目、3项企业合作项目的支持。已发表相关研究论文119篇，其中SCI/EI收录76篇；授权国家发明专利38件，其中2件得到成功转化。 3、该项目的技术经济指标和社会效益： 该项目成果通过丙烯酸树脂、聚氨酯等对醇酸树脂的改性，可实现油性醇酸向水性醇酸的巨大转变，在采用聚苯胺对其改性后，其防腐蚀性能得到大幅度提高，同时用丙烯酸树脂对聚氨酯进行改性进一步降低了聚氨酯涂层的生产成本，该项目产品成本仅为对应产品售价的35-40％，利润空间巨大，同时对相关技术拥有自主知识产权。系列产品的漆膜表干时间可控制在20>40min，实干时间可控制在2-10h，硬度根据需要可控制在2B-2H，在常温下泡水240h无变化，漆膜光泽可达97％，其他指标均可满足国家标准和行业标准。该项目产品制备过程中不添加有害溶剂、小分子表面活性剂，无甲醛等有害物质排放，有利于环境保护和人的健康，在项目研究过程中培养了2名博士，12名硕士研究生，因此该项目具有良好的社会经济效益。 4、应用推广情况： 项目完成至今，在陕西宝塔山油漆股份有限公司、西安佳奇建材有限公司、西安明磊建材有限公司、西安长悦建材有限公司、西安乾旭工贸有限公司、西安雄坤工贸有限公司得到了推广应用，解决了水性醇酸五金建材、家具涂料和聚氨酯-聚丙烯酸酯涂料耐水性和耐候性差、涂层硬度不足、干燥慢、防腐性能不足等方面的行业共性的关键技术问题，自2012年应用以来，新增销售额11.68亿元，新增利润3.5亿元，其中2016年、2017年、2018年近三年新增销售额为7.01亿元，新增利润为2.16亿元。