树脂的应用以及分类讲解

多元醇与多元酸通过缩聚反应，形成主链富含酯基（-COO-）的聚合物，即聚酯。在涂料行业中，基于脂肪酸或油脂改性的聚酯树脂被称为醇酸树脂，含有不饱和双键的聚酯称为不饱和聚酯，其余则归为饱和聚酯。这三类聚酯在涂料领域均占据重要位置。

20世纪30年代诞生的醇酸树脂，为涂料工业带来了革新，标志着现代合成树脂涂料时代的开启。醇酸树脂涂料以其良好的漆膜附着力、光泽度、丰满度及优异的施工性能而著称，但涂膜偏软，耐水性和耐碱性相对较弱。它能与其他多种树脂（包括硝化棉、氯化橡胶、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、氨基树脂）混合，制成自干或烘干型涂料，广泛应用于桥梁、建筑、机械、车辆、船舶、飞机、仪表等涂装领域。醇酸树脂原料易获取，生产工艺简便，符合环保要求。时至今日，醇酸漆仍是涂料行业的重要组成部分，产量约占涂料总量的20%～25%。

干性油醇酸树脂：

由高不饱和脂肪酸或油脂制备的醇酸树脂，可以自干或低温烘干，溶剂用200号溶剂油。该类醇酸树脂通过氧化交联干燥成膜，从某种意义上来说，氧化干燥的醇酸树脂也可以说是一种改性的干性油。干性油漆膜的干燥需要很长时间，原因是它们的分子量较低，需要多步反应才能形成交联的大分子。醇酸树脂相当于“大分子”的油，只需少许交联点，即可使漆膜干燥，漆膜性能当然也远超过干性油漆膜。

不干性油醇酸树脂：

不能单独在空气中成膜，属于非氧化干燥成膜，主要是作增塑剂和多羟基聚合物（油）。用作羟基组分时可与氨基树脂配制烘漆或与多异氰酸酯固化剂配制双组分自干漆。

半干性油醇酸树脂：

性能在干性油、不干性油醇酸树脂性能之间。

在高分子合成领域，聚酯主要指由对苯二甲酸与乙二醇合成的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），这是一种关键的合成纤维树脂。而在涂料工业中，聚酯则通常指通过多元醇与多元酸聚酯化反应制得的线型或分支型低分子量无定型齐聚物，分子量大约在1000至10000之间，分为饱和聚酯与不饱和聚酯两类。

饱和聚酯又依端基不同分为羟基组分和羧基组分，前者可与氨基树脂组成烤漆，后者则能与多异氰酸酯构成室温固化的聚氨酯系统。不饱和聚酯与苯乙烯等单体共聚后，形成热固性聚合物，构成聚酯涂料体系。为达到无定型结构，常需采用多种单体共缩聚。

醇酸树脂虽学术上属聚酯范畴，但因以植物油或脂肪酸改性而独具特色，故又称油改性聚酯。涂料中的聚酯亦称无油聚酯树脂。

涂料用聚酯一般不单独成膜，主要用于调配聚酯-氨基烘漆、聚酯型聚氨酯漆、聚酯型粉末涂料及不饱和聚酯漆等中高档涂料，所得涂膜光泽度高、丰满度好、耐候性强，且附着力、硬度、抗冲击性、保光保色性及高温抗黄变性能均佳。聚酯树脂因单体选择多、配方设计成熟，可通过丙烯酸树脂、环氧树脂等改性，地位日益提升，产量与应用范围不断扩大。

水性聚酯是顺应涂料技术与可持续发展需求而生。其结构与溶剂型聚酯相似，但含有更多羧基、聚氧化乙烯等水性基团，经挥发性胺中和后具水溶性或水分散性。通过调整酸值、中和度，可制成不同分散体系的水性聚酯，与水性氨基树脂配成的水性烘漆特别适合卷材与汽车中涂漆，也适用于轻工产品装饰性面漆。与水分散性多异氰酸酯组合，可制成双组分水性聚氨酯自干漆。尽管聚酯链上的酯基易水解，但当前市场上的优秀单体与优化配方设计已能有效提升耐水解性能。

丙烯酸树脂是由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及苯乙烯等乙烯基类单体聚合而成的共聚物，以其为基料的涂料即为丙烯酸树脂涂料。这类涂料色泽浅淡，保色保光，耐候耐腐蚀，且耐污染，广泛应用于汽车、飞机、机械、电子、家具、建筑、皮革、纸张、织物、木材、工业塑料及日用品等领域。

随着石油化工技术的发展，丙烯酸及其酯类单体成本大幅降低，推动了丙烯酸树脂涂料的开发与应用。近年来，丙烯酸树脂涂料发展迅速，已成为涂料市场的主力军，占比超过三分之一。丙烯酸树脂种类繁多，按组成可分为纯丙、苯丙、硅丙、醋丙、氟丙、叔丙等树脂；按剂型则分为溶剂型、水性、高固体组分及粉末涂料。水性丙烯酸树脂涂料因价格实惠、使用安全、节能环保，已成为涂料工业的重要发展方向。

丙烯酸树脂涂料按其成膜特性，又分为热塑性和热固性两类。热塑性丙烯酸树脂通过溶剂或水分挥发成膜，施工简便，但耐溶剂性较差；热固性丙烯酸树脂则在成膜过程中发生交联反应，形成网状结构，耐溶剂性和耐化学品性优异，适用于防腐涂料。

我国丙烯酸树脂涂料的研发始于20世纪60年代，80至90年代，北京、吉林、上海等地引进的丙烯酸及其酯类单体生产装置，极大促进了丙烯酸树脂的合成与涂料工业的发展。

1937年，德国化学家Otto Bayer及其团队通过聚加成反应，成功合成了聚氨酯，这是一种线型、支化或交联型的聚合物，标志着聚氨酯技术的诞生。随后，技术进步与产业化推动了聚氨酯科学的迅速发展。起初，芳香族多异氰酸酯（如甲苯二异氰酸酯）是主要原料，而自20世纪60年代起，脂肪族多异氰酸酯也被开发出来。

聚氨酯树脂在涂料、黏合剂及弹性体等行业得到了广泛应用。据统计，北美洲和欧洲消耗的聚氨酯产品占全球总量的约70%，其中美国人均年消耗量约为5.5千克，西欧约为4.5千克。相比之下，我国的人均年消耗量尚不足0.5千克，显示出巨大的发展潜力。

聚氨酯因其单体种类多、反应条件温和且可控、配方调整空间大，以及高分子材料的独特微观结构（如相分离），成为综合性能优异的合成树脂之一。它被广泛应用于涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维及弹性体等领域，成为人们生活中不可或缺的材料，并构成了一个多品种、多系列的材料家族，形成了完整的聚氨酯工业体系，这是其他树脂所无法比拟的。

环氧树脂是一种性能卓越的热固性树脂，其特点如下：

力学性能出众，内聚力强，结构致密，优于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。

附着力强，固化体系中含有的多种极性基团使其能牢固粘附于金属、陶瓷、玻璃等多种极性基材。

固化收缩率小，线胀系数也低，固化后体积变化微乎其微，远小于其他热固性树脂。

工艺性好，固化时几乎不产生低分子挥发物，适合低压或接触压成型，且能制成环保型涂料。

电绝缘性能优良，是热固性树脂中的佼佼者。

化学稳定性高，抗化学药品性强，不易变质，贮存期长，固化物耐多种介质腐蚀，优于其他热固性树脂，广泛应用于防腐蚀底漆及油槽、油轮等内壁衬里。

耐热性方面，一般品种可达80～100℃，耐热品种则更高。

然而，环氧树脂也存在耐候性差和低温固化性能不佳的缺点。户外使用易失去光泽、逐渐粉化，且需在10℃以上固化，寒季施工不便。

氨基树脂是指含有氨基的化合物与醛类（主要是甲醛）经缩聚反应制得的热固性树脂。氨基树脂在模塑料、粘接材料、层压材料以及纸张处理剂等方面有广泛的应用。

用于涂料的氨基树脂必须经醇改性后，才能溶于有机溶剂，并与主要成膜树脂有良好的混溶性和反应性。

在涂料中，由氨基树脂单独加热固化所得的涂膜硬而脆，且附着力差，因此氨基树脂常与其他树脂如醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂等配合，组成氨基树脂漆。氨基树脂在氨基树脂漆中主要作为交联剂，它提高了基体树脂的硬度、光泽、耐化学药品性以及烘干速度，而基体树脂则克服了氨基树脂的脆性，改善了附着力。氨基树脂漆在一定的温度经过短时间烘烤后，即形成强韧的三维结构涂层。

与醇酸树脂漆相比，氨基树脂漆的特点是：清漆色泽浅，光泽高，硬度高，有良好的电绝缘性；色漆外观丰满，色彩鲜艳，附着力优良，耐老化性好，具有良好的抗性；干燥时间短，施工方便，有利于涂漆的连续化操作。尤其是三聚氰胺甲醛树脂，它与不干性醇酸树脂、热固性丙烯酸树脂、聚酯树脂配合，可制得保光保色性极佳的高级白色或浅色烘漆。这类涂料目前在车辆、家用电器、轻工产品、机床等方面得到了广泛的应用。

涂料用氨基树脂既可按醚化剂分类，又可按母体化合物分类，还可按醚化程度分类。按醚化剂的不同，可分为丁醚化氨基树脂、甲醚化氨基树脂以及混合醚化氨基树脂（甲醇和乙醇混合醚化、甲醇和丁醇混合醚化的氨基树脂）；按母体化合物的不同，可分为脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、苯代三聚氰胺甲醛树脂以及共缩聚树脂（三聚树脂尿素共缩聚树脂、三聚氰胺苯代三聚氰胺共缩聚树脂）。按醚化程度的不同，可分为聚合型部分烷基化氨基树脂、聚合型高亚氨基高醚化氨基树脂以及单体型高烷基化氨基树脂。

按结构分类，丁醚化氨基树脂主要属于聚合型部分烷基氨基树脂，这类树脂羟甲基含量较高，醚化程度低，分子量较高。