Акриловая смола на водной основе обеспечивает хорошую прозрачность, атмосферостойкость и способность к образованию пленки. Она широко используется в покрытиях на водной основе, типографских красках, клеях, текстильных покрытиях и продуктах для обработки бумаги.

Однако требования к характеристикам различаются в зависимости от области применения. Стандартные акриловые смолы на водной основе могут обладать недостаточной водостойкостью, ограниченной адгезией, плохим пленкообразованием при низких температурах или сложностями с балансом между твердостью и гибкостью.

В практической работе по составлению рецептур структура смолы обычно должна корректироваться в соответствии с основой, процессом нанесения и требованиями к конечным характеристикам.

Модификация эпоксидной смолой

Акриловая смола, модифицированная эпоксидной смолой, может быть получена путем физического смешивания, химического прививания или сополимеризации.

Эпоксидные смолы обычно обеспечивают хорошую адгезию к металлам, стеклу и некоторым полярным основам. При сочетании с акриловой смолой они могут улучшать адгезию покрытия, твердость, водостойкость и коррозионную стойкость.

Такие системы широко применяются в грунтовках для металлов, промышленных защитных покрытиях и покрытиях для автомобильных компонентов.

Долю эпоксидной смолы необходимо тщательно контролировать. Чрезмерное содержание эпоксидной смолы может снизить гибкость пленки, атмосферостойкость и стабильность хранения эмульсии.

Модификация полиуретаном

Акриловая смола, модифицированная полиуретаном, обычно называется композитной смолой PUA. Она может производиться путем физического смешивания, эмульсионной полимеризации с ядро-оболочечной структурой, полимеризации in situ или химического прививания.

Полиуретан обеспечивает хорошую гибкость, стойкость к истиранию, эластичность и характеристики при низких температурах. Он может помочь снизить хрупкость, ограниченную ударопрочность и плохие низкотемпературные характеристики, которые иногда встречаются у обычных акриловых смол.

Модифицированные смолы используются в клеях на водной основе, типографских красках, покрытиях для древесины, отделочных покрытиях для кожи, текстильных покрытиях и промышленных покрытиях.

Метод получения также влияет на совместимость и долговременную стабильность. Прямое смешивание относительно простое, тогда как ядро-оболочечные структуры и полимеризация in situ могут обеспечить более сильное взаимодействие между полиуретановыми и акриловыми компонентами.

Модификация силиконом

Модификация силиконом обычно включает введение силоксановых структур в акриловый полимер посредством сополимеризации или прививания.

Этот подход в основном используется для улучшения водостойкости, характеристик при высоких и низких температурах, долговечности при наружной эксплуатации и устойчивости поверхности к загрязнениям.

Акриловые смолы, модифицированные силиконом, часто используются в покрытиях для наружных стен, гидроизоляционных покрытиях, текстильной обработке и наружных защитных покрытиях.

Совместимость между силиконовыми и акриловыми компонентами необходимо тщательно учитывать. Чрезмерное содержание силикона или неподходящие условия реакции могут вызвать образование кратеров, разделение фаз, неравномерный внешний вид пленки или плохие характеристики повторного нанесения покрытия.

Фторная модификация

Акриловая смола, модифицированная фтором, обычно получается путем сополимеризации фторированных акриловых мономеров с другими акриловыми мономерами.

Фторированные группы могут снижать поверхностную энергию пленки покрытия, улучшая водоотталкивающие свойства, маслоотталкивающие свойства, устойчивость к загрязнениям и легкость очистки. Они также могут повышать химическую стойкость и долговечность при наружной эксплуатации.

Поскольку фторированные сырьевые материалы относительно дороги, такой тип модификации чаще применяется в архитектурных, морских и промышленных защитных покрытиях с повышенными требованиями к характеристикам поверхности.

Очень низкая поверхностная энергия также может влиять на межслойную адгезию и повторное нанесение покрытия. Поэтому долю фторированных мономеров следует выбирать в соответствии с предполагаемым применением.

Модификация наноматериалами

Нанодиоксид кремния, нанодиоксид титана, нанооксид алюминия и графен также могут использоваться для модификации акриловых смол на водной основе.

При правильном диспергировании эти материалы могут улучшить твердость пленки, стойкость к истиранию, устойчивость к царапинам и старению. Некоторые наноматериалы также могут обеспечивать дополнительные функции, такие как антибактериальные свойства, самоочищение, теплопроводность или электропроводность.

Наноматериалы обладают высокой поверхностной энергией и склонны к агломерации. Плохое диспергирование может привести к появлению частиц в пленке покрытия, снижению прозрачности, аномальной вязкости или плохой стабильности хранения.

Размер частиц, обработка поверхности, порядок добавления и метод диспергирования влияют на конечные характеристики.

Модификация сшиванием

Сшивание является распространенным методом улучшения водостойкости и химической стойкости акриловых смол на водной основе.

В полимер могут быть введены реакционноспособные группы, такие как гидроксильные, карбоксильные или эпоксидные группы. Сшивающие агенты, такие как карбодиимид, вододиспергируемый изоцианат, азиридин или силан, также могут добавляться для формирования более плотной полимерной сетки.

После сшивания пленка покрытия может демонстрировать улучшенную водостойкость, стойкость к растворителям, твердость, термостойкость и устойчивость к блокированию.

Однако более высокая плотность сшивания не всегда является лучшим вариантом. Чрезмерное сшивание может сделать пленку хрупкой и сократить время жизни композиции.

Модификация материалами на биологической основе

Помимо модификации эпоксидными смолами, полиуретаном и силиконом, растительные масла, производные касторового масла и некоторые материалы на основе аминокислот также могут использоваться для модификации акриловых смол на водной основе.

Эти материалы могут помогать регулировать гибкость пленки, адгезию, термическую стабильность и поведение при отверждении, одновременно снижая использование некоторых традиционных нефтехимических сырьевых материалов.

Состав и реакционная способность материалов на биологической основе могут различаться. Перед применением следует оценить их совместимость, стабильность эмульсии и способность к образованию пленки.

Как следует выбирать метод модификации?

Различные методы модификации используются для решения разных проблем с характеристиками.

Модификацию эпоксидными компонентами можно рассматривать, когда требуется улучшенная адгезия к металлу и коррозионная стойкость. Модификация полиуретаном более подходит для повышения гибкости, стойкости к истиранию и эксплуатационных характеристик при низких температурах. Модификация силиконом или фторсодержащими компонентами может быть выбрана, когда основными требованиями являются водостойкость, атмосферостойкость или устойчивость поверхности к загрязнениям.

Если необходимо улучшить водостойкость, стойкость к спиртам или химическую стойкость, также следует пересмотреть систему сшивания. Наноматериалы можно рассматривать, когда требуется более высокая твердость, стойкость к царапинам или специальные функциональные свойства.

При разработке продукта следует учитывать стабильность смолы, минимальную температуру пленкообразования, тип подложки, метод нанесения, срок хранения и стоимость рецептуры. В некоторых составах два или более метода модификации комбинируются для достижения баланса между твердостью, гибкостью, адгезией и водостойкостью.

Sinograce Chemical поставляет водные акриловые эмульсии, водные полиуретановые дисперсии и соответствующие функциональные добавки для покрытий, чернил, клеев, текстильной обработки и бумажных применений. Выбор продукта должен быть подтвержден испытаниями в условиях фактической подложки и технологического процесса.