醇酸树脂涂料是我国涂料十八大类中生产量最大的一类品种。醇酸树脂可以与其他多种树脂共缩聚或冷混制成各种不同用途的涂料。醇酸树脂涂料与其他合成树脂漆相比较，其耐候性远远超过环氧树脂涂料和沥青涂料，售价低于丙烯酸涂料，其施工性能比聚氨酯除料更方便。



醇酸树脂涂料是一种应用范围较广的产品，可用于耐天然气和工业大气的防腐蚀；我国《工业建筑防腐蚀设计规范》中规定；可用在“腐蚀轻微的酸性介质作用下涂”。



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性能和特点



涂料用的醇酸树脂，是以多元醇与多元酸加有精制植物油或其脂肪酸，经过溶解等化学反应，有时还引入其他含羚基、羚基化学物质配制而成。采用醇酸树脂制造的涂料，酸值低，能溶解于多种有机溶剂，并能与其他多种合成树脂改性，因此具有良好的混溶性和提高它的物理或化学性能。



醇酸树脂涂料，经常温或低温加热干燥成膜后，具有如下特点：涂层有良好的柔韧性、附着力和物理机械性能；用醇酸树脂在配制各种色漆过程中，对颜料、填料等有较好的润湿和分散性；涂层应用于室外时，具有较好的耐大气性和保光性；涂层色泽鲜艳、丰满；具有耐水性和耐热性；可与其他多种合成树脂涂料底面配套或联合使用；施工方便，能刷、能滚、能喷（某些产品还能静电喷涂）。



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醇酸树脂涂料的应用



1.木器装饰涂料



作为木器装饰涂料的水溶性醇酸乳液型涂料是由一定相对分子质量的醇酸树脂经乳化工艺制得的。该树脂相对分子质量小,渗透性强,可渗透到木材中而不需要添加成膜助剂 , VOC排放量也低。如果能减小储存过程中产生的小分子 ,提高其干燥和稳定性,作为环保型的木器涂料,醇酸树脂能得到很大的市场份额。



2.铁道车辆装饰涂料



近年来 ,铁道车辆的涂料档次和涂装工艺水平有较大的提高。曹立安等研制开发了水溶性厚浆醇酸树脂漆。产品具有良好的物理机械性能、耐腐蚀性和耐候性。Wang等从事水溶性厚浆醇酸树脂漆的研制,制备出可一次成膜的高压无气喷涂产品,应用前景较好。







3.汽车工业装饰涂料



汽车涂料产量占涂料总产量的15%～20% ,在涂料工业中占有举足轻重的地位。美国颁布了洛杉矶“66环保法规”后 ,世界众多国家的汽车涂料的研制与开发迫于环保压力已经开始向水性化发展。在我国,水溶性醇酸树脂涂料早已在阳极电泳底漆中得到应用,但还需要得到进一步发展。



国外车身涂料底漆用的主要漆基就包括各种改性的醇酸树脂、环氧树脂等优质的水溶性树脂。日本专利利用回收的聚酯制备的水性醇酸树脂分散体及其涂料与金属干料配漆,涂覆于脱脂软钢板上得到了耐腐蚀性优异、强度相当于铅笔硬度3B的涂膜。



4 .建筑领域涂料



2000年我国建筑涂料需求量100多万t,在我国建筑涂料中,外墙涂料占49%,内墙涂料占21%,其余30%为地坪涂料等。我国建筑涂料中溶剂型涂料占60%,当然内、外墙涂料以水性涂料为主,但其中低中档品种占70%,而且在高档产品的研发和市场推广方面,国产品牌显得力不从心;以至于诸如立邦漆等国外品牌短短几年内就在国内家喻户晓。



丙烯酸醇酸涂料的特点是光泽高,一般在90%～100%,实干时间8h,并且保色、保光性优于醇酸树脂,丙烯酸醇酸涂料性能良好且易刷涂施工,使它成为最佳民用漆品种之一。



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水性醇酸涂料痛点



水性醇酸漆，是以水性醇酸树脂为主要成膜物的水性漆，水性醇酸漆具有原材料易得，施工方便，防锈性好，埋弧焊不易闪锈，装饰效果好等优点，但目前也存在一些问题（痛点），影响了水性醇酸漆的应用。



1 VOC含量不算低



目前市售的水性醇酸树脂漆（不拼乳液）的VOC含量，基本在150-250g/L，配方中的溶剂含量约在5-10%。这个数值比同类型的油性醇酸树脂漆（配方溶剂含量40%-60%）的溶剂含量低很多，而且也完全满足国家标准《GB 30981 工业防护涂料中有害物质限量》的要求，也满足国家标准《GB/T 38597 低挥发性有机化合物含量涂料产品技术要求》的要求。但是涂料市场中，有些应用领域对环保性要求更高，对VOC的限制也更严格，比如要求低于100g/L，甚至低于50g/L，在这些地方，水性醇酸树脂漆就比较难以满足要求。



2 无法做到快干



这一点，其实也是从油性醇酸漆一样，娘胎里带来的，这是由醇酸树脂的本性决定的，油性醇酸和水性醇酸都一样。这里说的快干性不好，既包括表干性能，也包括实干或硬干性能。



水性醇酸漆的表干慢，主要是因为水性醇酸树脂目前主要还是以乙二醇丁醚BCS为主溶剂，而乙二醇丁醚的挥发速度相对较慢，目前也没有特别好的可替代的快干溶剂可以选择。在需要快速周转的应用领域，水性醇酸漆也只能敬而远之。



实干慢，那就完全是树脂的干燥机理决定的，醇酸漆属于氧化干燥，漆膜表干后，从空气中吸收氧气，逐渐发生化学反应，整个固化过程持续数周甚至数月。目前主要用的大豆油或者脂肪酸制备的醇酸漆，用量最大，干燥并不快。如果选用干性油比如桐油，胡麻油等，干燥速度倒是加快了很多，但是成本会增加不少，户外耐候性又降低很多，无法兼得。



3 树脂易水解，催干剂易失干



由于水性醇酸树脂需要胺中和，体系需要调成弱碱性才更适合做漆，而水性醇酸树脂的酯键在碱性条件下容易水解断裂，一是造成醇酸树脂分子量减小，表干和实干性能进一步降低，水解产物还会降低体系的pH值，不仅造成增稠体系失效，导致漆膜分水沉降，还会导致漆膜润湿分散性降低，甚至直接失效。这个问题不解决，水性醇酸漆就只有三个月到半年的储存期，对于周转快的工厂客户影响不太大，但终归非常影响产品的销售。



4 低温高湿下，漆膜性能受影响很大



这一点，其实是所有水性漆的通病（痛点），空气湿度达到85%，漆膜中的水分基本不挥发；基材温度降低到5℃，漆膜中的水分挥发速度极慢，水性醇酸漆的干燥过程也非常慢。漆膜干燥太慢，不仅容易造成闪锈，流挂等缺陷，漆膜最终性能也会有明显降低。另外，漆膜未完全干燥时，遇到结露，起霜，也会出现各种缺陷。



这个痛点，最大寄希望于通过施工质量控制来解决。



比如，户外施工时，尽可能避免低温高湿环境下施工，尽量选择湿度不太大的时间段施工，施工后最好保证有半天时间让漆膜得到很好的干燥固化。



车间施工时，通过辅助设施（通风除湿和辅助加热设备）提高工件温度，降低车间湿度，加速漆膜的干燥过程，也可以很好解决这个问题。



不过一个现实的问题是，很多涂装工厂没有动力做这种改变，一是多花钱，二是给自己增加麻烦。







5 不容易做到快干、高光、高硬度



在常规环境下，水性醇酸树脂漆要同时做到快干（表干快，硬度上升块），高光和高硬度，也是非常不容易做到的。



目前行业的一个解决方案就是用丙烯酸改性醇酸树脂，这样就可以做到表干快，上硬度也快，漆膜光泽也没问题，但是丙烯酸链段属于热塑性，会导致漆膜最终硬度不是很高，后期还有高温返粘的风险。



如果是纯的水性醇酸树脂，可以通过加入桐油胡麻油改善干性和漆膜硬度，但会影响到漆膜光泽，还有耐候性，影响到了水性醇酸漆在户外装饰上的应用。



6 成本偏高



市场经济条件下，一个产品是否有竞争力，有个基本判断标准：同等质量更便宜；同等价格品质更优。



对于水性醇酸漆而言，竞争对手不是以前的溶剂型醇酸漆，如果客户可以用油性醇酸漆，完全没有理由选择水性醇酸漆。



水性醇酸漆的竞争对手，是其他类型的单组分水性防锈漆，包括水性丙烯酸漆，水性聚氨酯漆，水性环氧酯漆，单组分水性环氧漆，水性PVDC防锈漆等等。综合来看，水性醇酸漆最直接的竞争对手就是水性丙烯酸漆，其他几类水性漆普遍价格更高，有一些独特的性能。



但是，目前的情况是水性醇酸漆的成本还是比水性丙烯酸漆高，卖价也更高。在快干钢构漆，彩钢瓦翻新漆等领域，水性醇酸漆完全没有竞争优势。



未来，如果有可能，水性醇酸树脂的成本能有明显的降低，至少使水性醇酸漆的成本与水性丙烯酸漆接近，水性醇酸漆的市场竞争力才会有明显增强，毕竟水性醇酸漆的综合性能还是优于水性丙烯酸漆的。



7 高素质水性工程师奇缺



目前，由于行业本身的原因，做树脂的工程师本身就很少，做水性漆的工程师基本有机会去了解树脂的合成工艺和合成过程，以及不同原材料配方工艺的改变会对漆膜性能有多大的影响，所以懂水性醇酸树脂合成机理，懂水性漆应用的工程师非常奇缺，而且短时间难以解决。



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醇酸树脂涂料的前景



我国涂料的总产量已跻身世界前列,在产品的产量、品种、质量、技术装备水平有了长足的进步。但是随着人们环保意识的不断增强以及我国加入WTO后国外企业纷至沓来,现有的民族涂料工业面临前所未有的挑战,如何降低生产和使用涂料所造成的污染,尤其是对大气的污染。



涂料对大气的污染主要是由挥发性有机化合物(VOC)造成的,包括能引起大气层氧化容量和酸度变化(导致酸雨),还可能产生光化学烟雾的碳氢化合物、有机卤化物、有机硫化物、羟基化合物、有机酸和有机过氧化物等。



在涂料的加工和生产过程中释放出来的VOC总量仅次于汽车尾气而位居第二,占VOC污染量的20%～25%,且大多发生在城镇等人类聚居区域,其污染作用非常严重,因此,减少和控制涂料中VOC的释放,是保护环境的一个必要措施。



西方发达国家对VOC的防治起步较早。美国早在1966年就制定和实施了著名的加利福尼亚RULE66法规;在1977年,美国环保局(EPA)进一步制定了大气净化法CAA(CLEARAIRACT,CAA),提出了VOC的排放标准;1990年又对CAA作了进一步的限定和修正。欧洲各国也制定了严格的VOC排放标准,最具代表性的是德国的大气清净法。



我国从20世纪80年代开始也陆续制定了一些环保法规。环境压力正在影响全球的涂料工业,因此,发展和推广低VOC甚至零VOC的环保型涂料是大势所趋。



只有大力开发具有自主知识产权的高性能涂料才能赶超世界先进水平,使我国不仅是涂料生产的大国,而且是涂料研发的强国。



水性醇酸树脂继承了醇树树脂的优点而且可以通过改性获得良好的耐候性、耐水性、耐腐蚀性、附着力、干燥性等,同时水性涂料大大地降低了VOC的含量,顺应了环保的要求,因此水性醇酸树脂涂料是一个很有发展前景的品种。随着对水性醇酸树脂涂料的研究逐渐深入,必将推动环保涂料的应用,进而促进整个环保事业的发展。



从调查来看 ,欧盟涂料年产量为380万吨 ,产值 52亿欧元 ,其中水性涂料占市场份额的70% ,并呈逐年上升趋势。



2003年 ,我国涂料产量约为250万吨 ,水性涂料等低污染、环境适应型涂料所占的比例从1980年的1%提高到了 25%以上。



2004年 ,世界涂料总产量已约为2800万吨。为了争夺涂料市场 ,发展环保型涂料才能抢占市场制高点。涂料生产需用的树脂量为80%。一般企业通常采用购买树脂。涂料用树脂已成为一个大行业。



我国传统溶剂型涂料仍占55.5% ,与发达国家之间的差距很大 ,加上我国正在逐步形成国家强制性标准,推行强制性认证,以及执行自愿性标准两大体系相互促进的良好的局面, 因而高性能的水性醇酸树脂将会有很大的市场前景。



随着对环境保护的日益重视,国内外的研究及市场前景显示出高性能的水性醇酸树脂将成为以后市场的主流。



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生物基水性醇酸树脂的研发



亚士创能科技（乌鲁木齐）有限公司、亚士漆（上海）有限公司公开了一项发明专利“一种生物基水性醇酸树脂及其制备方法和应用”。







摘要显示，通过制备原料和工艺的设计及其相互复配，使所述生物基水性醇酸树脂不仅更加绿色环保，而且显著提升了稳定性，并具有优异的耐水性、耐腐蚀性、韧性和强度，综合性能优良。包含所述生物基水性醇酸树脂的水性涂料具有优异的储存稳定性和施工性，漆膜兼具优异的附着力、耐水性和耐腐蚀性，适用范围广。



石油属于非可再生资源，随着石油资源的紧缺及其价格的不断上涨，市场上对于使用可再生资源代替传统石油基资源的呼声越来越高。此外，以石油为原材料的油漆/涂料及油墨不但消耗宝贵的石油资源，而且向空气中排放大量的挥发性有机物（VOC），带来环境污染的问题。因此，发展环境友好型涂料成为重中之重，尤其是水性涂料，就成为涂料的主要发展方向。



醇酸树脂在涂料中占据比较大的比重，具有原料廉价易得、漆膜的光泽度和丰满度好、附着力好、对颜料润湿性能好等优点，在木器漆、工业漆、建筑漆等领域得到广泛的应用。随着水性涂料的快速发展，醇酸树脂的水性化也势在必行。



醇酸树脂水性化的方法之一是利用表面活性剂将醇酸树脂乳化，得到水分散型醇酸树脂。现有的专利制备的水性醇酸乳液的粒径分布均匀，性价比较高，在清漆和色漆方面都具有良好的应用。但是，乳液中大量乳化剂的加入会影响涂料的成膜性能，而且漆膜的耐水性和装饰性不佳，失去了醇酸树脂原本的性能优势。



醇酸树脂水性化的另一种方法是采用含有亲水性基团的单体制备醇酸树脂，进而在助溶剂的作用下形成水可稀释型的醇酸树脂。不过虽然现有的专利制备的水可稀释性醇酸树脂无需使用大量的乳化剂，但乳液粘度较高，影响施工性，且漆膜的耐水性较差。



目前较为常用的醇酸树脂水性化的方法是成盐法，将过量的羧基引入醇酸分子中，再利用中和剂与羧基中和成盐，得到水溶性醇酸树脂。成盐法得到的水性醇酸树脂及涂料的成膜性尚可，但其储存稳定性差，导致涂料极易出现沉降、结块的问题，带来很大的施工难度，而且漆膜的耐性也存在明显不足。



目前来看，水性醇酸树脂除了性能存在前述缺陷之外，还存在一定的环保问题。水性醇酸及水性涂料仍使用以石油单体为原材料的合成乳液，寻找替代石油的其他资源作为合成高分子材料的原料来源变得越来越重要，得到替代传统的石油产品对于环保和节约石油资源都具有重要的意义。而且，普通水性涂料中还需要一定的溶剂，废漆膜不能生物降解，从而带来环境污染和损害人体健康的风险。因此，开发一种综合性能优异且符合环保要求的树脂及涂料，是本领域亟待解决的问题。



针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生物基水性醇酸树脂及其制备方法和应用，通过制备原料的设计及复配，使所述生物基水性醇酸树脂不仅绿色环保，减少环境污染，而且具有优异的稳定性和综合性能，其作为水性涂料的成膜物质，使漆膜兼具优异的附着力、耐水性和耐腐蚀性。



相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：



1）本发明提供的生物基水性醇酸树脂中，通过制备原料的设计及其相互复配，尤其将特定的生物基低聚物与葵油及其他组分进行配伍，不仅具有可再生性，减少对石油资源依赖，更加绿色环保，而且显著提升了所述生物基水性醇酸树脂的稳定性，使其能够满足长期稳定储存的要求，并具有优异的耐水性、耐腐蚀性、韧性和强度，综合性能优良。



2）所述生物基水性醇酸树脂采用“分步法”的工艺制备得到，反应工艺的控制难度低，减少副反应发生，可操作性好，使产品的稳定性和综合性能显著提升。



3）包含所述生物基水性醇酸树脂的水性涂料具有优异的储存稳定性，长期储存不会发生分层、沉降、结块或结皮的现象，施工性优良，漆膜附着力好，可以达到0级，耐盐水性≥96h，耐水性≥120h，兼具优异的耐水性、耐盐和耐腐蚀性，并具有良好的韧性和强度，其作为自干型底漆的干燥时间≤2.5h，干燥速度快，能够起到很好的抗盐、抗碱和防腐作用，适用范围广，并具有无毒、低VOC和不含重金属的优点。



资料显示，亚士始建于1998年，于2017年在上交所主板上市，目前已建立起功能型建筑涂料、建筑墙体保温装饰一体化材料、建筑节能保温材料、防水材料及其应用系统四大主营业务以及亚士SOK、亚士新零售两大业务模式协同发展的业务格局。目前，集团在全国建有10大生产基地。公司是全球涂料30强企业，产销量位居全国行业前列。

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来源：贤集网
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