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高端丙烯酸树脂——从仿制走向创新的飞跃发展
时间:2010-03-10  

  化工科技人员通过自主创新、原始创新和集成创新,在解决化工产业重大科学和技术问题,实现战略性产业的技术储备,攻克共性和关键技术瓶颈,以及推动行业节能减排方面取得了一系列新突破。

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  建筑物墙面因为刷上神奇的涂料,粘在墙面的灰尘能顺雨水流下,使墙面长期保持干净整洁;汽车和摩托车零部件由于罩上了一层保护涂料,即使坚硬的材料与其“亲密接触”也不会留下一丝痕迹。由我国科技人员自主开发成功的高性能丙烯酸树脂及应用技术,已经使中国建筑涂料开始全面接近国际先进水平,并使国产车用涂料成功打入零配件市场,吸引了德国汉高、美国BEHR、美国GE、英国帝国化学等国际知名公司纷纷前来一探究竟。这项技术获得了2009年度国家技术发明奖二等奖。

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  据该项目负责人国家教育部先进涂料工程研究中心主任、复旦大学材料科学系主任武利民教授介绍,在追求高性能的同时,减少VOC排放已成为全球涂料界的共识。我国是仅次于美国的涂料生产与消费大国,但中高端树脂及涂料研发与生产长期以仿制为主,只能依赖从国外进口树脂和颜填料来调整配方。由于无法形成自己的核心技术,而且对树脂、颜填料这些关键原材料的设计与制备方面的研究不足,我国在树脂及相关涂料领域与国外的竞争中长期处于下风,汽车、电子行业等中高端涂料市场几乎为国外公司垄断,核心技术知识产权尽被国外科研机构和公司控制。

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  武利民教授说,要达到高性能和低VOC排放这一目标可以采用两种方法:一是水性化,即人们常说的水性涂料;二是提高油性涂料的固含量。以丙烯酸树脂为成膜物质的丙烯酸酯类涂料因具有优良的耐候性、耐水性、耐酸碱性、耐粘污性、无毒、对环境友好等性能,已经成为建筑涂料中用量最大的一类产品。同时,汽车工业特别是轿车的面漆和中涂层中,高固含量丙烯酸酯涂料的使用比例也越来越大。为此,在国家“863”计划和上海市有关科技计划的支持下,他们选取了产量最大、用途最广的涂料用树脂——丙烯酸树脂,作为突破口。目前,他们围绕这一项目已申请中国发明专利11项、国际专利2项,其中已授权中国专利10项、美国专利1项,发表国际SCI论文53篇。

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  据武利民教授介绍,固含量不断提高时,体系的黏度会随之升高,后续的调配和施工工作将越来越困难。要想提高固含量、降低体系中有机溶剂的含量,必须有效控制树脂的分子量及其分布。为解决这一矛盾,他们发明了高固体分丙烯酸树脂的分离聚合技术,在提高树脂溶液固含量的同时,保证体系具有较低的黏度。

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  之后,科研人员又通过将纳米二氧化硅溶胶进行表面改性,获得了高固低黏纳米复合丙烯酸树脂。由于解决了纳米涂料中无机纳米粒子的难分散和团聚问题,他们制备出的丙烯酸树脂固含量在90%以上,涂层性能部分超过国外的高固含溶剂型涂料。该技术已在广州实现了产业化,产品已在多家著名的汽车、摩托车、家电厂家获得应用,部分取代了进口。 内容来自dedecms

  武利民认为,水性涂料以水为溶剂,环保性毋庸置疑。但一般来说,水性涂料的综合性能与油性涂料总体上还有一定的差距。为克服以上弊端,他们发明了不含任何传统乳化剂的丙烯酸树脂无皂乳液的制备新技术:利用纳米二氧化硅表面的硅羟基呈弱负电性或弱酸性及亲水性的特点,通过静电或酸-碱相互作用,使纳米二氧化硅粒子在单体的聚合反应过程中被吸附到单体液滴和生成的丙烯酸乳胶粒子表面,起乳化剂功能,解决了传统的丙烯酸树脂乳液合成需要大量有机小分子乳化剂的问题。此外,他们还进一步衍生发明了高固低黏纳米复合聚酯及涂层的制备技术,以及以纳米二氧化硅粒子为乳化剂的硅烷化聚合物后乳液制备技术。 织梦内容管理系统

  目前这项技术已在江苏和上海实现了产业化,生产出的水乳胶丙烯酸树脂涂层的耐污性小于5%(国标为15%,数值越小越好)、自清洁性好、人工加速老化时间达1600小时上。由于解决了建筑工程外墙涂料装饰很容易出现的易粘污、易变色问题,央视大楼及演播厅、世博会及其动迁工程等国家重大工程中都能见到这一创新成果的身影。
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