叔碳酸乙烯酯具有優異的耐水性和耐候性能,當它與其他單體共聚時,可以充分展示其性能,從而改善其他單體在這方面的缺點,是一種優良的改性單體。碳酸乙烯酯在高檔環保水性乳膠漆等方面有著巨大的市場需求。醋叔乳液的涂膜以其環保性、滑爽的手感、優異的耐水性及流平性、良好的光澤等諸多優點,越來越被許多涂料生產廠家所重視,以它生產了新一代的乳膠漆品種。
1、與乙酸乙烯酯共聚改性
當叔碳酸乙烯酯與乙酸乙烯酯共聚時表現出極好的反應性,如在乳液聚合或溶液聚合中具有相同的競聚率和幾乎相同的轉化率。因此叔碳酸乙烯酯是乙酸乙烯酯優良的改性單體,且它們能以任意比例、高轉化率進行共聚。
叔碳酸乙烯酯與乙酸乙烯酯在乳液聚合中形成一種無規共聚的微觀高分子結構,如下圖所示。這種結構能使叔碳酸乙烯酯的優異性能充分表現出來,大大改善了乙酸乙烯酯乳液的耐候性、耐堿性、耐水解性等,從而得到低成本、高性能的聚合物乳液,拓寬了乙酸乙烯酯乳液的應用領域。如用于生產高性能、高顏基比的無光內墻乳膠漆;高耐候外墻乳膠涂料;高性能耐水膠粘劑;水泥的高聚物添加劑和高檔防水裝飾膩子等。
2、與丙烯酸單體共聚改性
丙烯酸酯類共聚物乳液具有優良的耐光性、耐候性、耐紫外光照射、耐腐蝕性等,用其制成的乳膠涂料具有良好的耐老化性、保光性、保色性和裝飾性。但丙烯酸酯類乳膠涂料還存在耐水解性、耐溫變性、耐粉化性差等缺點。針對這些缺點可以通過丙烯酸酯類單體與叔碳酸乙烯酯單體共聚,將叔碳酸乙烯酯接枝到丙烯酸酯分子鏈中,從而使其耐堿性和耐候性大大提高,特別是耐粉化和耐開裂性能得到很大地改善,因為叔碳酸乙烯酯豐富的支鏈烷基具有耐紫外線性能,從而表現出良好的耐粉化和耐開裂性的綜合性能。由于丙烯酸酯分子鏈中接枝了具有強疏水性的叔碳酸乙烯酯,故增強了共聚物在潮濕環境下的機械強度,可用于開發防水材料體系,如防腐涂料等。
3、用于水性氟碳涂料
作為高耐候性涂料,同時又能滿足環保要求,水性氟碳涂料的研究開發有可能取代溶劑型氟樹脂涂料,成為發達國家的重點涂料研究領域。叔碳酸乙烯酯是最適合合成水性氟碳涂料的單體。
有專利涂料文獻表明,叔碳酸乙烯酯是最適合合成核殼乳液氟碳涂料的單體。其合成使用三氟氯乙烯(CTFE)、脂肪酸乙烯酯、脂肪族烯醇和脂肪族烯酸單體聚合,親水單體用叔碳酸乙烯酯。由于叔碳酸乙烯酯具有較大的空間位阻,它與CTFE采取無規交替共聚的方式聚合,同時叔碳酸乙烯酯水解穩定性好,在保護自己酯基的同時也保護相鄰的鏈節,使得水性氟碳樹脂的水解穩定性比用乙酸乙烯酯的高得多。
4、用于粉末涂料
目前,由于環保要求對涂料VOC的控制越來越嚴格,以及粉末涂料新的應用技術的不斷開發,使得粉末涂料成為涂料市場中增長很快的涂料品種之一。然而,粉末涂料不含有機溶劑,導致它存在黏度大、流動性不好等缺點。在粉末涂料成膜過程中,施工于底材的粉末粒子必須經熔融、流動、濕潤底材、流平、聚結成膜等階段,需要熔融粉末的黏度越小越好,為了達到合格的貯存穩定性,粉末涂料的玻璃化溫度必須>40℃,最好在50℃以上,這些成為改善粉末涂料流動性中最難解決的因素之一。
叔碳酸乙烯酯(Veova 9)自身多支鏈的結構,使得其聚合物結構緊密,玻璃化溫度高(Tg =70℃),即指對于一定的相對分子質量和玻璃化溫度Tg,其分子鏈短。而且Veova 9易于鏈轉移,可以不需要使用昂貴的引發劑去降低相對分子質量,同時可保持很高的玻璃化溫度,這樣就可以生產玻璃化溫度高、相對分子質量低、黏度低的聚合物,具有良好的流動性。通過溶液聚合,在溶劑存在下Veova 9單體與(甲基)丙烯酸酯和苯乙烯以及其他丙烯酸單體進行共聚,由此制成的粉末涂料用于汽車面漆,與傳統的丙烯酸縮水甘油酯(GMA)一丙烯酸系粉末涂料相比,同樣玻璃化溫度時(Tg=50℃),相對分子質量只有后者的一半,使涂料黏度低、流動性好,而且涂膜較后者鮮艷明亮。由于叔碳酸乙烯酯與苯乙烯之間的反應存在著很大的差異性,叔碳酸乙烯酯很難接枝到苯乙烯分子鏈上,但可以通過改變工藝,如在反應開始時,將叔碳酸乙烯酯全部加入到反應釜中,隨著苯乙烯和其他單體的加入,叔碳酸乙烯酯可以慢慢地接枝到聚合物分子鏈上形成無規共聚物。
目前,叔碳酸—醋酸乙烯酯聚合物的研究方興未艾,如將叔碳酸乙烯酯與醋酸乙烯酯共聚物添加到不飽和的聚酯樹脂中可以很好地解決在室溫固化下的收縮缺陷;將叔碳酸乙烯酯與丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯比較與醋酸乙烯酯共聚合,研究它們對乳膠漆性質的影響,認為這些單體相結合,在許多情況下比單獨使用可以使漆膜的性能更理想。