蓖麻油及其衍生物在涂料中的应用_颜料在涂料中的应用

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蓖麻油及其衍生物在涂料中的应用

0 引 言世纪 70 年代 , 由于石油资源短缺 , 可再生资源曾一度受到很大的重视 [1]。80 年代后期由于环保问题以天然产物及其衍生物等可再生资源为基础的聚合物重新获得了关注 [2]。植物油来源广泛且可再生 , 以植物油为原料制备的涂料成本低且有利于保护环境。蓖麻油就是其中的, 它是惟一以含羟基酸为主的商业油脂 [3]。与其他植物油相比 , 其特点在于它的高羟值和高酰值 , 另外它几乎不溶于石油类溶剂 , 但是可以溶于乙醇。蓖麻油的主要产地在印度、巴西、中国以及前苏联 , 我国的年产量居世界第三位 , 产于全国各地 , 其中以吉林省为最多。我国生长的蓖麻属于温带一年生大粒蓖麻 , 籽中含油量高达 50 % 以上 , 比印度和巴西的热带蓖麻籽含油量要高出 5% ～ 10 %。故现今世界上不少蓖麻油开发利用比较先进的国家(如日本等), 多从我国进口蓖麻籽进行深加工及应用 [4]。1 蓖麻油的组成与性质

蓖麻油属于不干性油 , 它的主要成分为高级脂肪酸的甘油三酸酯。其皂化值在 180 mg KOH/ g 以上 , 碘价为 82 ～ 90 mg I 2 /g, 羟值为 155 mg KOH/ g 以上。表 1 列出了蓖麻油脂肪酸的主要成分 , 其中蓖麻油酸(化学名为 12丁二醇为主要原料的冷固化、双组分聚酯 / MDI 型 PU 弹性涂料。其合成工艺简单、涂刷工艺易于掌握、涂膜光亮丰满、机械性能好、耐油且价格较低 , 是一种用途较广泛的 PU 弹性涂料。2.2 蓖麻油经醇解后参与反应

蓖麻油可以与甘油醇解制得蓖麻油JUMDARS 等 [28] 报道了一种丙烯酸接枝脱水蓖麻油而得的醇酸树脂 , 使漆膜耐候性有了很大的提高。

在日本专利申请 JP04-170427 [2] 中采用脱水蓖麻油合成了一种乙烯基醇酸树脂 , 可用于配制室温固化涂料。3.4 环氧酯合成环氧树脂含有羟基与环氧基 , 所以蓖麻油上的脂肪酸结构可与环氧树脂上的羟基发生酯化反应 , 得到酯化环氧树脂 , 俗称环氧酯。按油长分类 , 可以做成长油型、中油型、短油型。油长不同 , 涂料的性能也不一样 [30-31]。环氧酯可当作多元醇来看 , 羟基与羧基形成酯与水。所得漆膜的优点是粘结力强、韧性好、耐一般化学腐蚀性好、成本低。缺点是由于酯健的存在耐碱性差 [32]。脱水蓖麻油脂肪酸的环氧酯在自然干燥、烧结时均能形成优良的涂膜 , 并具有耐水、耐碱、保色性好的特性。汽车用的瓷漆、高低温烧结搪瓷、反应罐衬里、金属木瓷漆、耐药品性涂料、罐用印刷漆、金属底漆等均可利用 [33]。将脱水蓖麻油酸、桐油酸、环氧树脂和二甲苯在高温下反应 , 得到环氧酯 , 再配以颜料和固化剂制得环氧酯绝缘漆 [2]。如在欧洲专利 EP878 494A 2 [34] 中 , 在溶剂存在下采用双酚 A 环氧树脂与脱水蓖麻油以及红花油或者松浆油反应制得环氧酯 , 然后制得性能优异的室温固化涂料。

另外 ,DCO 可以通过水解或皂化、酸化反应制得十八碳二烯酸。由此而生产的树脂可以制备高级涂料 , 现在已广泛用于卷材涂料、汽车底漆、船舶涂料、管道及饮料容器内外壁涂料和高速印刷油墨等 [35]。4 其它衍生物在涂料中的应用

蓖麻油的衍生物种类繁多 , 在涂料中应用广泛。

氧化蓖麻油即常说的吹风油、吹制油或氧化油 , 它是蓖麻油在高温下空气氧化制成的 , 所得产物是含有各种结构的复杂混合物 , 主要用作硝基漆增韧剂、真漆、喷漆 , 可用于聚氨酯漆中 [35]。

氢化蓖麻油是蓖麻油在氢气和催化剂存在下制得的 [36]。可用于制备附着力好的厚涂层氯化橡胶涂料。秦云浩等 [37] 发明了一种由苯乙烯、丙烯酸丁酯以及丙烯酸共聚的树脂 , 配以氧化铁红、氧化铁黑防腐蚀颜料、滑石粉、膨润土和氢化蓖麻油制得的底漆 , 具有抗水性好、干燥快、防锈性能优异、耐擦和耐冲击等优点。

环氧化蓖麻油是蓖麻油直接与环氧乙烷或环氧丙烷等进行烷氧化反应得到的 , 也可先将蓖麻油水解或酯交换后再进行烷氧化反应 , 还可以将其氢化后再进行烷氧化。所得的环氧化蓖麻油 , 使用效果可与环氧大豆油媲美 [37] , 在涂料中也有一定的应用。

磺化蓖麻油又称太古油或土耳其红油 , 它是由蓖麻油与硫酸作用并经中和而制得的 , 是一种表面活性剂。其具有分散、润滑、乳化等作用 , 广泛用于纺织、造纸、金属加工及农药等工业。用于造纸涂料的磺化蓖麻油要求能赋予涂料良好的流动性、可涂性 , 提高涂料的保水性、控制涂料液向原纸表面的迁移渗透 , 以增强涂层与原纸的结合强度 [38]。5 结 语

综上所述 , 蓖麻油及其衍生物在涂料中应用广泛。近年来在蓖麻的深加工和开发利用上取得了很大进展 , 表明蓖麻油的应用存在着良好的前景 , 蓖麻油精细化学品种类繁多 , 随着研究、开发、应用的不断拓展 , 许多新的品种必定还会大量涌现。纵观蓖麻油工业的发展 , 许多发达国家都投入了大量的人力、物力进行研究 , 蓖麻油衍生物的种类、数量、应用领域日益扩大。我国是世界蓖麻油资源大国之一 , 但是我国的蓖麻油加工利用水平还远远低于工业发达国家 , 口。

加速开发蓖麻油基精细化工产品在涂料中的应用 , 也是蓖麻油综合利用的重要课题之一。因此 , 很有必要利用资源优势发展蓖麻加工工业 , 利用可再生资源的优势 , 不断扩大其应用领域 , 提高企业的市场竞争能力和经济效益。

大多数以蓖麻油深度加工制取的精细化学品却还依赖进