影响聚丙烯酸丁酯匀染剂分子量的因素分析
1.引言：流平剂的作用：粉末涂料在熔融流平时，存在 "液相 "和 "液固相 "两个界面。流平剂的主分子链可在熔体表面形成极薄的单分子层，提供均匀的 "液相 "表面张力，有利于消除针孔、缩孔等涂料病害；同时，流平剂的侧链酯基可控制性地降低熔体涂层的表面张力，有利于涂层与被涂工件 "液固相 "表面的润湿和附着，同时提供良好的底材润湿和展平性。
聚丙烯酸丁酯是粉末涂料中最常用的低成本材料之一。它具有很强的表面活性，主要原因是它的主链是比较整齐的"-C-C-"，具有疏树脂的特性，侧链是 "丁酯基"，具有亲树脂的特性；这种结构使它能在界面上自由取向，与液相相容的酯键部分向内，主链浮在界面上形成均匀的单层，表面张力可以均匀。聚合度 "n "反映了分子量的大小。
2.液体流动的最合理分子量是多少？
根据国内外专家的报告，从表面张力、主链的柔韧性、基材的润湿性、颜填料的润湿性和包覆性、分子的流动性、合成工艺的可操作性等方面，从涂层的光泽度、丰满度、鲜明度等角度，形成的结论一般倾向于以下指标：Mn=4000-5000；Mw=7000-10000，分子量分布多分散性 Mw/Mn=1.5-2.2，这是聚丙烯酸丁酯最理想的分子结构指标。
2万以上的分子很难与系统兼容，因为分子太大，容易失光或消光；4000以下和2万以上的流动分子，比例越小越好。有一点值得强调：Mn=3000-10000，分子量分布 Mw/Mn=1.5-7.0 也可以；但偶尔会出现问题，如：小分子和超大分子含量过多，会出现针孔和失光、不抗干扰等。4000 以下的分子，由于分子太小，相容性太好，会失去流平性，导致看光时都是小波纹；如下图所示：
3.合成材料：分子量范围确定后，剩下的工作就是寻找原材料，并围绕这一目标确定工艺。主要材料有：丙烯酸正丁酯、二甲苯溶剂、偶氮 AIBN 催化剂、分子量调节剂。为了降低成本，可加入 3%-5% 苯乙烯进行共聚；有些公司还使用丙烯酸 2-乙基己酯，用乙烯基三甲基硅氧烷、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸辛酯或丙烯酸异辛酯改性。主要是为了降低表面张力，提高抗干扰性能，这些都是有益的创新。有些工厂为了降低成本，直接添加对苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸异辛酯、富马酸二乙酯、马来酸二乙酯、环氧大豆油等，一般用量在 20% 左右。这些做法不利于流平性和抗干扰性。
溶剂的选择多种多样。最早使用的是甲苯（沸点 110.63 ℃），但由于毒性和沸点低的问题，人们逐渐使用二甲苯（138.5~141.5 ℃）。乙二醇单甲醚（或乙二醇单甲醚）也是一种非常理想的溶剂。它的毒性比二甲苯低，沸点为 124.6 ℃。它在国内的应用并不广泛，国外将其与二甲苯混合作为溶剂的方法非常值得借鉴。如果沸点过低，合成匀染剂的分子量过大，容易消泡，但容量大失光，起雾。沸点高的溶剂不宜使用，因为溶剂蒸发温度过高，易使成品氧化变黄，形成大分子。目前，我国的主流是使用混合二甲苯作为溶剂。其原料经济实惠、价格低廉、毒性小、易于储存、操作简便、安全性高。
为什么使用偶氮二异丁腈 AIBN 而不是过氧化二苯甲酰 BPO 作为引发剂？主要考虑两个因素：首先，引发剂的类型和用量会影响聚合物的相对分子量和分子结构，从而影响树脂的化学和物理特性。偶氮二异丁腈（AIBN）和过氧化二苯甲酰（BPO）分别具有不同的分解动力学。AIBN 的链转移常数小，在不同溶剂中的分解速率相差不大，自由基的活性小于苯自由基，链转移反应较小，得到的聚合物相对分子质量分布较窄。AIBN 用作引发剂。该剂可将树脂粘度保持在一个更合适的范围内。但 BPO 分解后，容易产生活性较高的苯自由基，苯自由基容易俘获 BPO 上的氢原子。 单体 或聚合物分子链，导致分支和交联，相对分子质量分布变宽，聚合物粘度降低。二是：偶氮 AIBN 引发聚合形成的端基为（CH3）3C-，户外耐久性较好；而 BPO 引发聚合形成的端基为苯环，户外耐候性较差，时间长了会导致涂膜黄变和老化。一般认为，当引发剂的质量分数大于 4% 时，聚合物的机械性能、化学性能和热稳定性都会受到不利影响。
实践证明，在合成聚丙烯酸丁酯流平剂的过程中，需要控制好以下几个要点：
(1) 总额的比率 单体 与溶剂的比率≈1：（1.0-1.2）：这一比例对分子量的多分散性有很大影响。虽然整个反应过程是一个 "饥饿 "反应，溶剂处于过剩状态，但随着 溶剂中各组分浓度的增大而发生很大变化。 单体 滴落和形成反应物。表面张力会对涂层的流平性和丰满度产生负面影响。
2) 滴加速度：均匀、渐进的滴加是一种优势。化学反应在瞬间完成。一旦达到反应条件，反应可在万分之一秒内完成。这一点非常重要，尤其是不能操之过急，随意行事。分子量的多分散性受其影响很大。
3) 水分含量的影响 单体 和溶剂：单体和溶剂都会含有≤5‰的水分，虽然不多，但由于溶剂是循环使用的，水分会不断积累。少量水分随溶剂或单体进入反应釜，加热后与二甲苯共沸，消耗大量偶氮 AIBN，增加成本，影响分子量分布，不利于后期使用。
4) 添加偶氮的时间和速度：这一操作的目的是使未反应的小分子或单体继续反应，防止以后蒸发溶剂时未反应的小分子进入溶剂，影响下一步反应。反应釜的单体浓度比和分子量分布。一般可使用引发剂总量的十分之一。
5）保温时间和溶剂蒸发时间对分子量影响不大，但温度不宜过高，时间不宜过长。溶剂的低温真空蒸发有利于最终产品的色度。温度越低、时间越短越有利，当然前提是溶剂要充分蒸发。
6) 三级过滤：即溶剂和单体在进入反应釜和滴液储罐时要进行过滤；滤芯或滤网要定期清洗和更换，有利于过滤胶状颗粒或杂质。虽然这些操作对分子量分布影响不大，但对确保高质量是绝对必要的。
7) 通过上述操作控制，我们对生产的产品进行了 GPC 凝胶色谱测试，得到的分子量数据如下：数均分子量 4457；质均分子量 7879；分子量分布 1.7679；比较理想。
结论丙烯酸丁酯流平剂是粉末涂料中应用最广泛的品种。在此基础上，还可添加其他单体进行改性，并衍生出许多品种。它们的合成过程与此类似。其中，分子量及其分布是影响表面张力大小的最关键因素。这里不涉及其改性和衍生物，仅就最基本的部分发表个人看法。有争议甚至谬误在所难免。
本文想表达两个观点：一是匀染剂的分子量对表面张力和匀染性有根本性的影响。二是：影响分子量大小的合成因素很多。操作细节和操作数字化是保证质量的根本因素。虽然一开始很多数据的定位不一定正确，错误的可以通过实践来纠正，但这些项目必须要有。只有不断改进，才能将质量控制到极致！