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      CAB(醋酸丁酸纖維素)標準及其在涂料中的應用簡介

      2025-05-06 10:42:30

      一、術語和定義
      醋酸丁酸纖維素,分子式為C?H?O? (OCOCH?)(OCOC?H?)(OH)?????,簡稱CAB。可用己酸或丁酸處理纖維素,然后用乙酸、乙酐、丁酸、丁酸酐的混合液在硫酸催化作用下進行酯化而制得。
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      國際上最早是在20世紀30年代中期,由美國伊士曼柯達公司首先將它推向工業應用,由于它的優異性能而得到迅猛的發展。國內CAB供給主要依靠進口。
      醋酸纖維素這種物質具有阻燃性和高溶點,強韌性和透明性較好,但其抗潮性能、與其它樹酯的相容性、與溶劑的溶解度不好;而丁酸纖維素有更好的相容性,溶點更低且非常軟。因而這兩種物質混配,就彌補了各自的缺點,可以在涂料中高效應用。
      CAB作為工業中的一種助劑,與樹脂和增塑劑有較好的相容性,且具有優良的抗濕、柔韌等性質,已廣泛用于各種涂料與油墨的生產。

      二、相關標準
      • 美國通用公司 (北美) ,關于醋酸丁酸纖維素的標準;

      • GM GMP.CAB.001-1998 醋酸丁酸纖維素;

      • 美國通用公司 (歐洲) ,關于醋酸丁酸纖維素的標準;

      • GME QK 000361-1991 醋酸丁酸纖維素;

      • 美國機動車工程師協會,關于醋酸丁酸纖維素的標準;

      • SAE AMS3624D 醋酸丁酸纖維素塑料模壓制品;

      • SAE AMS3624B 醋酸丁酸纖維素塑料模壓制品;

      • SAE AMS3624C 醋酸丁酸纖維素塑料模壓制品;

      • SAE AMS3624 醋酸丁酸纖維素塑料模壓制品;

      • SAE AMS3624A 醋酸丁酸纖維素塑料模壓制品;

      • SAE AMS3624D-1995 塑料模制品和擠出物 醋酸丁酸纖維素;

      • SAE AMS3624-1946 塑料模制品和擠出制品 醋酸丁酸纖維素;

      • SAE AMS3624A-1953 塑料模制品和擠出制品 醋酸丁酸纖維素;

      • 美國國防部標準化文件 (含MIL標準) ,關于醋酸丁酸纖維素的標準;

      • MIL MIL-C-5537A-1953 醋酸丁酸纖維素 (取代 MIL-C-5537、MIL-C-005537) ;

      • 美國材料與試驗協會,關于醋酸丁酸纖維素的標準;

      • ASTM D817-96(2010) 乙酸丙酸纖維素和醋酸丁酸纖維素的標準試驗方法;

      • ASTM D817-96 乙酸丙酸纖維素和醋酸丁酸纖維素的標準試驗方法;

      • ASTM D817-96(2004) 乙酸丙酸纖維素和醋酸丁酸纖維素的標準試驗方法;

      • ASTM D2446-73(1978)e1 醋酸丁酸纖維素 (CAB) 塑料管 (SDR-PR) 和管材規范。

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      三、CAB在涂料中的應用
      CAB主要應用于與涂料工業的以下方面:①汽車修補漆、摩托車漆、金屬閃光漆、塑膠漆、木器漆、紙張清漆、織物涂布、印刷油墨等;②煙草、禮品外包裝金銀卡紙油墨及真空鍍鋁紙轉移膜。
      在涂料工業中,CAB是最常用的一種纖維素有機酸酯。隨著CAB中丁基含量的增加,涂料的彈性、流動性、溶解性、羥基的穩定性及與其它材料的相容性都有所提高;但同時耐化學性、耐油性和剛性會有所下降。隨著纖維素酯分子量的增加,材料的相容性、溶解性以及不揮發物的最大含量會下降,剛性、熔點會提高,硬度和密度則變化不大。羥基含量會影響涂料的耐潮性和韌性:當羥基含量提高時,這兩種性能都會下降;同時,涂料的硬度,CAB溶液耐水性、乙醇性及對親電交聯劑的反應能力,都會隨著羥基含量的增加而增加。
      1. 在木器漆中的應用

      通常情況下,醋酸丁酸纖維素可和多種樹脂及增塑劑相容,在大多數有機溶劑中有優良的溶解性,對稀釋劑(如對二甲苯、甲苯)有良好的耐性。醋酸丁酸纖維素加速溶劑從涂料中的揮發,縮短了涂膜指觸干燥時間,從而減少了環境中粉塵的污染。另外,這類纖維素有機醋化物提高了涂膜檔次并減少了涂膜表面的缺陷。

      醋酸丁酸纖維素涂料有良好的黏合性、柔韌性、強度、對潮濕及油脂的抗性、抗紫外光性及耐磨性,并且提供了對不易分散的顏料(如碳黑、酞著藍、酞著綠等)的良好分散介質,在木器漆中的應用很廣泛。

      2. 在車用涂料中的應用

      添加CAB的汽車漆具有良好的裝飾性、耐候性和防腐性。在涂裝時,與過去的同類產品相比,能夠獲得均勻漆膜提高涂裝效率,節省涂裝費用。同時,因其溶劑含量很低,可減少環境污染。它可以廣泛應用于汽車、摩托車以及其它具有高防腐性能要求的工業產品的表面保護。在熱塑性丙烯酸型的氣干漆涂料中,這種性能更為突出。由于CAB含有羥基,它能在酸催化劑存在下與氨基樹脂反應,既不影響本身硬度又賦予涂膜以柔韌性,使涂層具有極高的光澤。在涂料中加入CAB能增強耐磨性、顏色穩定性,從而使汽車漆光亮美觀。

      3. 在其他涂料中的應用

      醋酸丁酸纖維素具有優異的耐用性、無毒性等優點,基于此的應用領域也在不斷擴大。醋酸丁酸纖維素由于能降低干燥時間、控制黏度,可作為金屬顏料的載體來增強紫外穩定性等,在包覆工業找到了立足之地。此外纖維素酯類薄膜還可作為吸收蛋白質和細胞增長的有效載體。將CAB應用在熱固性粉末涂料中,可以改善產品的流動性和噴涂性能,消除粉末涂料的成餅和結塊現象,從而提高它的儲存和使用穩定性。

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      四、CAB在涂料中主要作用

      1. 改善流平,減少漆膜缺陷;

      2. 抑制流掛和縮孔從而減少表面缺陷;

      3. 快速釋放溶劑,縮短干燥時間;

      4. 促進金屬顏料的定向排列(鋁粉、銀粉:定向,更好的金屬光澤,優化鋁粉用量,減小成本;珠光粉:更好的珠光效果;二氧化硅:均勻的消光,受漆膜影響較小);

      5. 耐溶劑侵蝕;

      6. 有效封閉增塑劑,防止遷移;

      7. 與NC(硝化棉)相比,CAB耐候性更好(不黃變,不失光);

      8. 提升色漆的展色效果,減輕浮色現象,特別是復合顏料體系;

      9. 良好的潤濕性能,表面活性劑添加量降低,降具有良好的低成本;

      10. 與NC比較,CAB的密度小,涂布量要多;

      11. 在添加消光粉的體系中均勻消光;

      12. 在木器漆中增強手感(滲透少);

      13. 塑料漆中,作為底漆不咬底。

      CAB以其優異的性質廣泛用于汽車漆、木器漆等方面。隨著研究的深入,其應用領域也不斷擴大。目前,合成醋酸丁酸纖維素的原料為可再生的棉短絨、木漿粕、蔗渣纖維素等生物基原料,CAB的發展不僅會帶動涂料工業的發展,也將為生物質資源的高值化利用奠定一定的理論基礎,必將對社會的進步和科技的發展具有重要的指導意義。


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