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为应对全球气候变化，推动构建人类命运共同体，中国已宣布将力争在2030年前实现碳达峰，在2060年前实现碳中和。“双碳”目标的提出充分体现了中国作为国际大国的责任与担当，也在倒逼我国产业进行升级转型，碳排放管理成为一大重点。作为涂料企业来说，涂料配方设计工作的重心已成为提高涂料性能的同时，降低涂料中挥发性有机化合物( VOCs) 含量。
丙烯酸聚氨酯涂料作为户外防腐蚀面漆的主流材料，目前广泛应用的羟丙树脂固含量一般不超过50%，这导致了涂膜丰满度不理想，大量有机挥发物对环境造成严重污染。随着技术的不断更新，市面上出现了80%固含量的羟丙树脂，但由于其粘度大且反应活性低，制备成涂料时需要加入大量溶剂，实际施工固含量最多达到70%，仍然存在大量挥发性有机化合物。但研究发现无溶剂、低粘度天冬树脂可以有效降低丙烯酸聚氨酯涂料体系VOC含量以及提高体系干燥速度，同时也能改善涂膜的力学性能。
聚天门冬氨酸酯树脂（简称“天冬树脂”）是一款无溶剂、低粘度树脂，同时具有优异的耐候性、耐腐蚀性和耐磨性等综合性能，近年来被广泛应用于防水、防腐、地坪等领域。天冬树脂在化学结构上来说是一种脂肪族仲胺，是由马来酸酯和伯二胺通过迈克尔加成聚合的一类材料的总称，合成原理见下图：
聚天门冬氨酸酯树脂合成反应原理
由于二元胺主链结构（X）种类丰富多样，常见的天冬树脂主链（X）结构有如下几种：
随之合成出来的天冬树脂性能变化幅度较大，因此我们可以通过选择不同性能特点的天冬树脂来制备满足各种性能要求和特色的丙烯酸聚氨酯涂料，总的来说天冬树脂应用在丙烯酸聚氨酯体系中有如下几个特点：
一、降低体系粘度以及VOC含量。天冬树脂固含量一般是96%左右，且与羟丙树脂具有良好的相溶性，在羟丙涂料配方设计中混拼天冬树脂可提高体系固含量，施工固含最高可达85%；同时天冬树脂属于小分子低粘度氨基化合物，粘度从60cps到1000cps不等，对于丙聚体系具有良好的稀释性，由此可以减少挥发性有机化合物和实现厚膜涂装。
二、提高体系干燥速度。丙烯酸聚氨酯涂料一般实干速度在24小时左右，而且在低温下羟基活性低，涂层干燥需要高温烘烤。天冬树脂搭配HDI三聚体凝胶时间一般在2~130min不等，其分子结构中的氨基属于位阻型仲氨基，该基团上的活泼性氢相对于羟基上的反应活性更高，与羟丙混拼可提高体系的干燥速度，在几个小时内涂层的硬度就能达到抛光打磨的效果，实现较高的施工效率，且在低温时（零下15摄氏度）不需要烘烤也可自干，从而避免烘烤达到节能减排的目的。
三、改善漆膜强度、耐磨及抗冲击性能。一般快干型丙聚涂料会选择高羟基含量的羟丙树脂，虽然提高了干燥速度和交联密度，但交联点间单键内旋转会变得困难，涂膜会呈现硬而脆的特点。天冬树脂结构中含有酯键侧链的内增塑作用，在保证涂膜硬度的同时一定程度上增加了漆膜的韧性和抗冲击性。且因其结构中含有高反应活性的仲氨基，与HDI三聚体反应后可形成极高密度的脲键，该涂膜比其他涂料具有更好的强度和耐磨性。
通过采用高固含量羟基丙烯酸树脂1753与天冬聚脲树脂F520按照1:1比例混拼后搭配HDI三聚体制备成涂膜对上述特点进行了验证。
从上述试验结果可知，天冬树脂可以明显提高丙烯酸聚氨酯涂料的固含量、干燥速度以及涂膜的力学性能，根据性能需求，我们可以选择不同结构的天冬树脂复配羟丙树脂制备不同性能的涂料。目前此类方案已经广泛应用于汽车修造、航空、大型机械、户外钢结构等行业，为“双碳”目标的推进做出了较大的贡献。
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