1 什么是天然树脂

1.1 天然树脂的基本概念

         在涂料配方中，树脂通常承担成膜、黏结、附着、保护和装饰等作用。国际纯粹与应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry，IUPAC）对 resin 的说明中提到，resin 一词最初是因与天然树脂，如松香，具有相似性而使用，后来才扩展到塑料、有机涂料和清漆的基础材料中。

         天然树脂一般指来源于天然资源、具有树脂性特征，并可用于涂料成膜或性能调节的一类有机材料。常见天然树脂包括松香、虫胶、达玛树脂、柯巴树脂、玛脂树脂、山达脂、加拿大香脂、天然漆等。

         天然树脂不是一种结构固定的单一化学品，而是一类来源、组成和性能差异较大的材料。因此，判断天然树脂是否适合涂料配方，不能只看它是否“天然”，而要看它在配方中承担什么作用，以及它能否满足涂膜性能要求。

1.2 天然树脂与天然油脂、生物基树脂、天然高分子的区别

         天然树脂常被误认为所有来自天然来源的涂料原料。实际选材时，应区分天然树脂、天然油脂、生物基树脂和天然高分子。

         生物基涂料是更大的概念，通常包括生物基树脂、颜填料、助剂、溶剂等多个组成部分。天然树脂可以是生物基涂料原料的一部分，但不能把所有生物基原料都称为天然树脂。

         腰果壳油（Cashew Nut Shell Liquid，CNSL）这类天然来源原料也常用于涂料树脂改性，但它更适合作为天然来源的反应型原料，而不是与松香、虫胶、达玛树脂等传统天然树脂简单并列。

1.3 为什么要从配方作用理解天然树脂

         天然树脂用于涂料时，最重要的问题不是“它是哪一种天然材料”，而是“它在配方中解决什么问题”。同一种天然树脂在不同体系中可能承担不同作用。例如，它可以在某些清漆中作为主要成膜材料，也可以在合成树脂体系中作为辅助树脂，还可以经过化学改性后成为反应型树脂原料。因此，天然树脂的选用应先回答三个问题：

2 天然树脂在涂料中的四种作用

2.1 作为主成膜树脂

         部分天然树脂具有较好的成膜能力，可通过溶剂挥发或热塑性成膜形成连续涂膜；天然漆等特殊体系还可通过氧化或酶促聚合形成涂膜。作为主成膜树脂时，它决定涂膜的基本性能，包括硬度、光泽、附着、耐水、耐介质和外观。

2.2 作为辅助树脂

         在现代涂料中，天然树脂更多时候不是单独作为主树脂使用，而是作为辅助树脂加入配方，用来改善某些具体性能。

2.3 作为改性原料

         天然树脂中常含有羧基、羟基、酚羟基、不饱和键等可反应结构，因此可以作为改性原料参与树脂合成或树脂改性。

         改性后的天然树脂通常比原始天然树脂更适合工业涂料使用。它既保留部分天然来源结构特征，又能通过化学改性改善稳定性、相容性和涂膜性能。

2.4 作为特殊功能材料

         有些天然树脂并不适合作为通用主树脂，但在特定涂料中具有清晰的功能价值。

         这类应用通常不要求天然树脂承担所有涂膜性能，而是利用其在某一项功能上的特点。判断是否适用时，应看它能否稳定解决具体问题。

3 天然树脂为什么能影响涂膜性能

3.1 刚性结构与硬度、光泽

         许多天然树脂含有环状或稠环结构。这类结构分子运动能力较低，容易提高涂膜硬度、抗粘连性和表面光泽。

         但刚性结构比例过高时，也可能带来脆性增加、冲击性能下降或柔韧性不足。天然树脂用于增硬时，应同时关注柔韧性和附着力变化。

3.2 极性基团与附着、反应活性

         天然树脂中常见羧基、羟基、酚羟基等极性基团。这些基团能够提高树脂与基材、颜填料或其他树脂之间的相互作用。

         极性基团有利于附着和改性，但含量过高也可能增加吸水性，影响耐水性、储存稳定性或与低极性树脂的相容性。

3.3 疏水结构与耐水、润湿、相容性

         部分天然树脂含有疏水烃链或疏水骨架，可改善涂膜的防水性、润湿性或与非极性树脂的相容性。

         需要注意：天然树脂并不都能提高耐水性。部分天然树脂或其改性产物可以改善疏水性、封闭性或耐水表现，但最终效果取决于具体树脂种类、改性方式、添加量和涂料体系。

3.4 不饱和结构与改性、氧化、黄变

         不饱和键是许多天然来源树脂或相关原料中的重要结构。它既能提供改性和固化可能，也可能带来氧化老化风险。

3.5 天然复杂组成与批次稳定性

         天然树脂通常不是单一化合物，而是多种树脂酸、酯类、萜类、酚类或其他组分的混合物。复杂组成可以带来特殊成膜效果和装饰效果，但也会增加配方控制难度。

4 从配方目标建立选型逻辑

4.1 先明确要改善的性能

         天然树脂选型的第一步，是明确配方真正需要改善什么性能。

4.2 再判断天然树脂承担的角色

         确定目标性能后，应判断天然树脂在配方中承担哪一种角色。

         同一种天然树脂可以在不同配方中承担不同作用。选型时应先确定角色，再确定评价指标，避免用主树脂的标准去评价辅助树脂，或用辅助树脂的标准去评价反应型原料。

4.3 判断涂料体系是否适配

         天然树脂是否适合某一配方，取决于它与涂料体系的匹配程度。

         天然树脂在水性涂料中使用时尤其需要谨慎。许多天然树脂本身疏水，如果没有适当的改性或分散设计，容易出现粒径粗大、分散不稳定、沉降、浑浊或光泽下降。

4.4 确定添加方式和添加量

         天然树脂不宜在未验证的情况下高比例加入配方。合理做法是从低添加量开始，通过梯度实验观察性能变化。

         添加方式也会影响使用效果。天然树脂可预先溶解、预分散、与主树脂预混，或通过化学改性后再加入体系。具体方式应根据溶解性、相容性和施工要求确定。

5 天然树脂选型需要验证的指标

5.1 原料指标：酸值、羟值、软化点、色泽、挥发物

5.2 配方适配：溶解性、相容性、黏度、储存稳定性

         天然树脂能否进入某一涂料配方，首先取决于配方适配性。相容性测试应包括常温观察和热储存观察。仅短时间透明并不代表长期稳定。

5.3 涂膜性能：干燥、硬度、附着、光泽、耐水、耐醇、耐黄变

         天然树脂最终是否可用，应通过涂膜性能判断。

         涂膜性能不能只看单项指标。天然树脂常见的问题是某一项性能改善，同时另一项性能下降。例如硬度提高，但柔韧性下降；光泽提高，但耐黄变变差；封闭性改善，但耐碱性不足。

5.4 使用风险：脆化、黄变、浑浊、返粘、发白、析出

         天然树脂使用中应重点关注以下风险。

         这些风险并不意味着天然树脂不能使用，而是说明须通过添加量、改性方式、溶剂选择、主树脂匹配和涂膜测试来控制。

6 小结：天然树脂的价值在于明确作用后合理使用

         天然树脂在涂料中的价值在于利用自身结构特征，为涂料提供成膜、增硬、增光、改善附着、封闭底材、调节干燥或参与树脂改性等作用。

 天然树脂的选用应遵循三个判断：

①天然树脂不是通用替代树脂。

         不同天然树脂的结构、组成和性能差异明显，不能用同一标准简单替代合成树脂。

②天然树脂应按配方角色选择。

         天然树脂可以作为主成膜树脂、辅助树脂、改性原料或特殊功能材料。角色不同，评价指标也不同。

③是否适合使用，最终取决于结构、体系适配和涂膜验证。

         天然来源不能自动代表高性能、低风险或高稳定性。只有经过溶解性、相容性、添加量、储存稳定性和涂膜性能验证，才能判断其是否适合具体涂料配方。

7. 涂料配方中天然树脂及相关天然来源原料代表产品表

表1 天然高分子及生物基涂层研究相关原料

表2 天然油脂及氧化干燥型涂料原料

表3 天然树脂、天然香脂及天然来源酚类结构原料

         注：以上为阿拉丁代表产品，更多产品规格可用“品名/CAS/货号”在阿拉丁官网检索。

参考文献

[1] IUPAC. Compendium of Chemical Terminology: Resin. IUPAC Gold Book.

[2] Bio-Based Coatings: Progress, Challenges and Future Perspectives. Polymers, 2025.

[3] RSC. Rosin and Other Natural Resins and Gums. In: Renewable Resources for Functional Polymers and Biomaterials.

[4] SpecialChem. Natural Resins in Coatings and Inks: Overview and Benefits.

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