含水酚醛树脂分散体制造技术

一种含有稳定的酚类树脂水分散体的组合物，其中所述的分散体包括： ａ．由芳香醇和醛反应得到的热反应性亲水性酚醛树脂； ｂ．基于所述酚醛树脂重至少约１０％的一种疏水性醚化的双酚－Ａ树脂；和 ｃ．与所述的酚醛树脂在固化时将形成交联的一种保护胶体。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及酚醛树脂的水分散体。特别地，本专利技术涉及热反应性的稳定树脂分散体，其具有突出的耐化学侵蚀性，并可安全地用于与食品接触的场合。相关技术的描述酚醛树脂是用于许多产品的、商业上重要的材料。它们的例子包括涂料，无机材料的粘合剂，有机材料的粘合剂，橡胶，层压制品，模塑物，浇铸物，和其它应用。酚醛树脂聚合物也广泛用作烘烤以形成涂层并且涂层粘附于基质的涂料的组分。倾向于表现出疏水性的树脂典型地具有较差的耐化学侵蚀性。然而这些疏水性聚合物可用于形成水性热反应性涂料组合物，典型地，它们被认为不适用于许多涂料应用，因为其耐化学侵蚀性有限。历史上，酚醛树脂仅可用于有机溶剂基配料。这些配料近来逐渐面临着压力，因为生产商们正寻求有降低的挥发组分量的配料。政府规定经常要求从这些配料中，尤其是具有选择用途的产品中大量减少，或甚至消除挥发性有机溶剂的使用。减少或消除挥发性有机溶剂排放，为挥发性有机化合物含量低的树脂分散体提供了新的商业机会。业内人员已研究了许多方法生产在处理或性能特性上无重要损失的、有用的稳定含水酚醛树脂分散体。水分散体由树胶或纤维素材料作分散剂而制备。然而，这些树胶和含纤维素的分散体并不令人满意。它们的贮存稳定性差，并且由于分散剂的亲水性本质使得涂料具有差的耐化学侵蚀性。表面活性剂已被试用，例如磷酸酯类。含有这些表面活性剂的配料由于表面活性剂的表面迁移而导致膜性能很差。在本领域人们已注意使用保护胶体物质，尤其是PVA作为一种分散剂。在USP4131582中，使用了这些保护胶体和聚丙烯酰胺以及一种任选的醛反应性改性剂。依照USP4400229，保护胶体用来稳定就地与粘合剂配料的其它组分形成的酚醛树脂。在USP4788236中，用PVA稳定酚醛清漆树脂。对于酚醛树脂，保护胶体也可用于基于其有机偶合溶剂的体系。见USP4124554和5200455。不幸的是，PVA树脂仅对疏水性酚醛聚合物(例如，双酚-A)起作用，而对高度官能性的亲水性树脂，它并不能形成稳定的分散体。形成这种亲水性树脂的水性分散体将是有用的，因为这种树脂比疏水性双酚-A树脂具有更好的抗化学侵蚀特性。在本领域中，需要一种提供贮存稳定，抗化学侵蚀，易于处理的涂料材料的水性酚醛树脂配料。专利技术概述本专利技术的目的是提供一种具有良好贮存稳定性并可形成抗化学侵蚀涂料的酚醛树脂的水分散体。本专利技术的另一目的是提供一种制备亲水性树脂，特别是高度功能性树脂的水分散体的方法。按照这些和其它由这里的描述将很清楚的目的，本专利技术的组合物含有一种水分散体，其中含有(a)一种热反应性亲水性酚醛树脂；(b)基于所述酚醛树脂重量计至少约10％的一种疏水性醚化的双酚-A树脂；和(c)对分散树脂的一种保护胶体。在双酚-A树脂中的醚部分将起反应以保持为达到良好的抗化学侵蚀性所需的交联密度，同时醚部分连同保护胶体组分可作为更加疏水的组分，稳定水溶液中的酚醛树脂。其结果是，含有该含水树脂分散体的涂料材料，具有亲水性树脂和疏水性树脂的最好的特性。本专利技术的分散体具有如疏水性树脂分散体的极好的稳定性，良好的成膜性，涂料的抗化学侵蚀性如那些由亲水性树脂制备的性能。专利技术的详细说明本专利技术是基于发现可用一种醚化的双酚-A和保护胶体制备一种稳定的亲水性酚类树脂聚合物的酚类分散体。将一种亲水性基质树脂与很少量的一种疏水性醚化的双酚-A树脂共混，可使基质聚合物可与保护胶体实质上完全分散。以这种方式，可以得到不仅可提供在抗化学侵蚀性上与仅含有亲水性树脂相当的涂料材料的树脂，而且挥发性有机化合物含量低的树脂。这样，这些涂料材料则适用于要求放出挥发性有机化合物低的场合。进一步地，这些树脂提供为稳定的水乳液形式或分散体形式。由该树脂分散体提供的涂料可使表面(特别是金属表面)耐溶剂和许多有机化学物质。它具有良好的耐腐蚀性并可形成可用于严格操作环境的涂层。组分的固含量优选为最大化，典型地使组分的固体浓度与溶液的粘度达到平衡，目标是减少引入体系的稀释剂的量。每一组分的固体浓度至少为约40wt％，优选为约40-90wt％，最优选为约65-85wt％，使分散体中非水溶剂的量最少。溶液粘度希望在约1000cp至约10000cp的范围内。比重优选在约1.002至约1.02的范围内。亲水性树脂亲水性树脂可为任意的芳香族醇与醛的热反应性亲水性反应产物。通常称为酚醛或苯酚-甲醛树脂。“热反应性”的意思是加热时树脂将继续聚合。用于本专利技术的适合的芳香醇包括酚类；具有上至约5个碳原子的烷基部分的烷基化酚，例如邻-，间-，对-甲酚，二甲酚，对-叔丁基酚，和对-戊基酚；以及通常称为双酚(例如，4，4’-亚烷基-双酚)的化合物类。可用于酚醛树脂的适宜的双酚的例子包括4，4′-亚异丙基-双酚(通常称作双酚-A)，4，4′-亚甲基-双酚(通常称作双酚-F)，以及4，4′-亚仲丁基-双酚。这里没有特别举出的其它烷基化的酚类和双酚类也同样适合。酚是一优选的反应试剂。在环上添加取代基形成，例如双酚(如双酚-A)或烷基化的酚(如甲酚)将增大疏水性。因此，酚比烷基化的酚更亲水，而烷基化的酚比双酚类更亲水。使用酚生成的酚类树脂非常亲水，由它形成的涂层具有高的交联密度和极佳的耐化学侵蚀性。同时，酚以合理的价格易于得到。本专利技术使用的适宜的醛类的代表有甲醛，乙醛，丙醛，正丁醛，正戊醛，己醛，庚醛，以及具有上至约8个碳原子的直链醛。甲醛为优选的醛，因为它以合理的价格易于得到。这里特别举出的酚类和醛类也同样作为可用于与人类消费食品相接触的产品，而被美国食品和药品管理局收录。因此这些化合物的优点是，其形成的酚类基质树脂适用于食品容器。然而，任何亲水性的酚类基质树脂均适用于本专利技术。按本专利技术，本领域技术人员公知的任何可得到适宜的亲水性酚类基质树脂的方法均可使用。典型地，酚类组分和醛类组分简单地在升高温度(大于25℃)的条件下一起反应足够长时间以制得所需的树脂。通常用六亚甲基四胺或其它常用催化剂催化苯酚和甲醛的反应。进一步，固态和液态形式的这些组分均可使用。例如，本领域技术人员知道甲醛可以许多形式获得，包括溶液，例如在水和甲醇/水混合物中。本专利技术涂料，即以含有本专利技术分散体的产品形成的涂料的抗化学侵蚀性，与亲水性基质树脂的抗化学侵蚀性有关。因此，提高涂料的抗化学侵蚀性的一种方法是提高基质树脂的抗化学侵蚀性。本领域技术人员知道抗化学侵蚀性可通过提高，特别是所得聚合物的交联密度得到提高。当添加其它功能基团以提高交联密度时，抗化学侵蚀性也与树脂的亲水性有关。通过芳香醇与醛反应形成的加合物中的官能基团的数目受限于芳香环上取代基的数目。本领域技术人员知道，在酚和醛的反应中，酚上的羟基部分是邻位和对位定位，形成环上的烷基醇官能团。因此，邻位和对位未取代的酚分子可与上至3个醛分子反应形成环上的多至3个烷基醇部分。从另一角度，本反应的加合物可含有上至3个官能团。在这两位置之一被取代的酚，例如邻位-或对位-甲酚，可与至多2个醛分子反应。因此所得加合物的官能度为2。同样，未取代的双酚分子可与至多4个醛分子反应。随着加合物官能度的增加，树脂的亲水性增加，形成交联的机会增加。如本文所述，当考虑酚类部分自身时，酚的环上增加取代基将降低树脂的亲水性。因此，双酚生成树脂的亲水性比含甲酚的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：K·A·伯里尔，P·S·穆勒尼，
申请(专利权)人：佐治亚太平洋树脂公司，
类型：发明
国别省市：