一种水性醇酸树脂乳液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种贮存性能十分优异的水性醇酸树脂乳液，由乳化剂树脂（Ａ）和酸值不大于５ｍｇＫＯＨ／ｇ的醇酸树脂（Ｂ），按重量比３∶１～１∶３的比例混合均匀后，边缓慢加水边高速搅拌分散均匀后获得；乳化剂树脂（Ａ）由理论酸值为２０～４５ｍｇＫＯＨ／ｇ的聚氨酯树脂（Ａ１）与酸值不大于５ｍｇＫＯＨ／ｇ、羟值不小于３０ｍｇＫＯＨ／ｇ的醇酸树脂（Ａ２）按重量比１∶１～１∶３聚合后经有机挥发性胺中和而成；该乳液可配制成气干型（空气氧化干燥）涂料或烘干型涂料，适用于一般工业防护涂料或民用涂料领域（木材、建筑），既可作为面漆使用，也可作为底漆使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水性醇酸树脂乳液及其制备方法，特别是涉及一种以聚氨酯改性醇酸树脂作为主体醇酸树脂的乳化剂树脂从而获得贮存稳定性十分优异的水性醇酸树脂乳液及其制备方法。
技术介绍
醇酸树脂或经过改性后的醇酸树脂，由于含有较多的不饱和键，可以空气氧化干燥或加速烘干，在各种用途的涂料中应用非常广泛。迫于环保要求，将醇酸树脂水性化已成为发展趋势。目前使醇酸树脂水性化的原理主要有二种，第一种是通过在醇酸树脂分子的侧链上引入大量的亲水基团(羧基)，并使部分亲水基团中和成盐来实现在水中的稳定分散。这种方法制得的水性醇酸树脂普遍存在贮存稳定性差的问题。这是因为中和后的水性醇酸树脂体系PH值一般在8.5以上，在这样的弱碱性环境中，醇酸树脂主链上和羧酸基团相邻的酯键特别容易降解，从而导致体系的粘度在贮存过程中不稳定；而且这种方法制得的水性醇酸树脂所需的酸值较高，一般都大于50mgKOH/g，即醇酸树脂主链上的剩余羧酸基团比较多，就导致更多的和羧酸基团相邻的酯键产生降解。结果表现为水性醇酸树脂在贮存6个月以后，粘度显著降低约一半以上。使醇酸树脂水性化的另一种原理是采用乳化剂来乳化醇酸树脂。乳化剂通常是较低分子量的表面活性物质，由于小分子乳化剂不能参与成膜并且主要分布在涂膜的表面以及涂膜与底材的界面，会对涂膜的性能(如耐水性等)带来负面影响；虽然也有一些文献公开了一些特制的用于乳化醇酸树脂的乳化剂树脂，如采用带有端羟基的聚氨酯聚脲树脂乳化醇酸树脂的方法来制备水性醇酸树脂，但由于端羟基的聚氨酯聚脲树脂不含不饱和键，因而不能参与醇酸树脂的干燥固化，会给涂膜的干燥性能带来不利影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种贮存稳定性十分优异的水性醇酸树脂乳液及其制备方法。实现本专利技术目的的技术方案是：一种水性醇酸树脂乳液，包括乳化剂树脂(A)和醇酸树脂(B)，乳化剂树脂(A)和醇酸树脂(B)的重量比为3∶1～1∶3，乳化剂树脂(A)由聚氨酯树脂(A1)与醇酸树脂(A2)按重量-->比1∶1～1∶3聚合后经有机挥发性胺中和而成，有机挥发性胺用量应为中和乳化剂树脂(A)中羧酸基团的70％～105％；聚氨酯树脂(A1)的理论酸值为20～45mgKOH/g，由二异氰酸酯、聚醚多元醇、含羧基二元醇与N-甲基吡咯烷酮在氨酯化催化剂作用下聚合而成，且合成聚氨酯树脂(A1)的物料中NCO/OH的摩尔比为2.5∶1～1.4∶1；醇酸树脂(A2)和醇酸树脂(B)的酸值均不大于5mgKOH/g，醇酸树脂(A2)的羟值不小于30mgKOH/g。在上述水性醇酸树脂乳液中，乳化剂树脂(A)和醇酸树脂(B)的重量比如果大于3∶1则乳化剂树脂(A)含量多，将影响树脂成膜后的耐水性，如果重量比小于1∶3，则醇酸树脂(B)的含量多，将影响水性醇酸树脂乳液的稳定性；乳化剂树脂(A)和醇酸树脂(B)的重量比优选为7∶3～1∶2。在上述水性醇酸树脂乳液中，有机挥发性胺用量应为中和乳化剂(A)中羧酸基团的70％～105％为宜。中和70％以下会影响体系的分散稳定性，而中和105％以上，一方面造成有机挥发性胺不必要的浪费，另一方面提高了体系的PH值，有促进酯键降解的危险；所述有机挥发性胺为三乙胺或二甲基乙醇胺，优选为三乙胺。在上述水性醇酸树脂乳液中，所述醇酸树脂(A2)的羟值优选为30～60mgKOH/g；在上述水性醇酸树脂乳液中，当乳液用于自于型涂料时，所述醇酸树脂(B)的羟值最好不超过30mgKOH/g；当乳液用于烘干型涂料时，所述醇酸树脂(B)的羟值最好在30mgKOH/g以上。在上述水性醇酸树脂乳液中，所述聚氨酯树脂(A1)是由异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚多元醇、二羟甲基丙酸与N-甲基吡咯烷酮在氨酯化催化剂作用下聚合而成；在上述水性醇酸树脂乳液中，醇酸树脂(A2)和醇酸树脂(B)各自可通过干性或半干性油与醇解多元醇在高温及醇解催化剂作用下醇解后再与多元酸进行酯化反应，或由干性油酸或半干性油酸与多元酸和多元醇进行酯化反应而制得；也可通过对市售的醇酸树脂进行脱溶剂(如通过蒸馏或真空抽除方式脱溶剂)处理和改性(如通过环氧基团与羧基反应的方式)，以使之不含溶剂且达到相应的酸值；醇酸树脂(A2)和醇酸树脂(B)可以用同样的起始物料进行醇解酯化或直接酯化反应，所用的各起始物料的数量可以相同，也可以不同；醇酸树脂(A2)和醇酸树脂(B)也可以是由不同的起始物料通过醇解酯化或直接酯化反应而成。在上述水性醇酸树脂乳液中，所述聚醚多元醇为聚醚210或聚醚220。本专利技术还提供了一种根据权利要求1所述的水性醇酸树脂乳液的制备方法，包括如下步骤：-->a)制备酸值不大于5mgKOH/g、羟值不小于30mgKOH/g的醇酸树脂(A2)和酸值不大于5mgKOH/g的醇酸树脂(B)；可以由干性或半干性油与醇解多元醇在高温及醇解催化剂作用下醇解后再与多元酸进行酯化反应，或由干性油酸或半干性油酸与多元酸和多元醇进行酯化反应而获得，也可通过对市售的醇酸树脂进行脱溶剂处理(使之不含溶剂)和改性，以达到相应的酸值；b)制备理论酸值为20～45mgKOH/g的聚氨酯树脂(A1)；由二异氰酸酯、聚醚多元醇、含羧基二元醇与N-甲基吡咯烷酮在氨酯化催化剂作用下进行聚合反应而获得，其中合成聚氨酯树脂(A1)的物料中NCO/OH的摩尔比为2.5∶1～1.4∶1；c)制备乳化剂树脂(A)；将上述b)步骤制得的聚氨酯树脂(A1)与a)步骤制得的醇酸树脂(A2)按重量比1∶1～1∶3聚合，经有机挥发性胺中和而形成乳化剂树脂(A)，其中有机挥发性胺用量应为中和乳化剂树脂(A)中羧酸基团的70％～105％；d)制备水性醇酸树脂乳液；将c)步骤制得的乳化剂树脂(A)和a)步骤制得的醇酸树脂(B)按重量比为3∶1～1∶3混合，搅拌均匀后，边缓慢加水边高速搅拌，分散均匀后制得所需固体份的水性醇酸树脂乳液。在上述水性醇酸树脂乳液的制备方法中，乳化剂树脂(A)和醇酸树脂(B)的重量比如果大于3∶1，则乳化剂树脂(A)含量多，将影响树脂成膜后的耐水性，如果重量比小于1∶3，则醇酸树脂(B)的含量多，将影响水性醇酸树脂乳液的稳定性；乳化剂树脂(A)和醇酸树脂(B)优选按重量比为7∶3～1∶2混合。在上述水性醇酸树脂乳液的制备方法中，所述醇酸树脂(A2)的羟值优选为30～60mgKOH/g。在上述水性醇酸树脂乳液的制备方法中，当乳液用于自于型涂料时，所述醇酸树脂(B)的羟值最好不超过30mgKOH/g；当乳液用于烘干型涂料时，所述醇酸树脂(B)的羟值最好在30mgKOH/g以上。在上述水性醇酸树脂乳液的制备方法中，所述聚氨酯树脂(A1)是由异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚多元醇、二羟甲基丙酸与N-甲基吡咯烷酮在氨酯化催化剂作用下聚合而成；所述聚醚多元醇为聚醚210或聚醚220；氨酯化催化剂优选为二丁基月桂酸锡。在上述水性醇酸树脂乳液的制备方法中，醇酸树脂(A2)和醇酸树脂(B)各自可通过干性或半干性油与醇解多元醇在高温及醇解催化剂作用下醇解后再与多元酸进行酯化反应，或由干性油酸或半干性油酸与多元酸和多元醇进行酯化反应而制得；所述干性油为碱漂亚麻油或脱水蓖麻油，所述半干性油-->为豆油，所述干性油酸为碱漂亚麻油酸或脱水蓖麻油酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性醇酸树脂乳液，包括乳化剂树脂（Ａ）和醇酸树脂（Ｂ），乳化剂树脂（Ａ）和醇酸树脂（Ｂ）的重量比为３∶１～１∶３，乳化剂树脂（Ａ）由聚氨酯树脂（Ａ１）与醇酸树脂（Ａ２）按重量比１∶１～１∶３聚合后经有机挥发性胺中和而成，有机挥发性胺用量应为中和乳化剂树脂（Ａ）中羧酸基团的７０％～１０５％；聚氨酯树脂（Ａ１）的理论酸值为２０～４５ｍｇＫＯＨ／ｇ，由二异氰酸酯、聚醚多元醇、含羧基二元醇与Ｎ－甲基吡咯烷酮在氨酯化催化剂作用下聚合而成，且合成聚氨酯树脂（Ａ１）的物料中ＮＣＯ／ＯＨ的摩尔比为２．５∶１～１．４∶１；醇酸树脂（Ａ２）和醇酸树脂（Ｂ）的酸值均不大于５ｍｇＫＯＨ／ｇ，醇酸树脂（Ａ２）的羟值不小于３０ｍｇＫＯＨ／ｇ。

【技术特征摘要】
1、一种水性醇酸树脂乳液，包括乳化剂树脂(A)和醇酸树脂(B)，乳化剂树脂(A)和醇酸树脂(B)的重量比为3∶1～1∶3，乳化剂树脂(A)由聚氨酯树脂(A1)与醇酸树脂(A2)按重量比1∶1～1∶3聚合后经有机挥发性胺中和而成，有机挥发性胺用量应为中和乳化剂树脂(A)中羧酸基团的70％～105％；聚氨酯树脂(A1)的理论酸值为20～45mgKOH/g，由二异氰酸酯、聚醚多元醇、含羧基二元醇与N-甲基吡咯烷酮在氨酯化催化剂作用下聚合而成，且合成聚氨酯树脂(A1)的物料中NCO/OH的摩尔比为2.5∶1～1.4∶1；醇酸树脂(A2)和醇酸树脂(B)的酸值均不大于5mgKOH/g，醇酸树脂(A2)的羟值不小于30mgKOH/g。2、根据权利要求1所述的水性醇酸树脂乳液，其特征在于乳化剂树脂(A)和醇酸树脂(B)的重量比为7∶3～1∶2。3、根据权利要求1所述的水性醇酸树脂乳液，其特征在于醇酸树脂(A2)的羟值为30～60mgKOH/g。4、根据权利要求1所述的水性醇酸树脂乳液，其特征在于聚氨酯树脂(A1)是由异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚多元醇、二羟甲基丙酸与N-甲基吡咯烷酮在氨酯化催化剂作用下聚合而成。5、根据权利要求1所述的水性醇酸树脂乳液，其特征在于醇酸树脂(A2)和醇酸树脂(B)各自可通过干性或半干性油与醇解多元醇在高温及醇解催化剂作用下醇解后再与多元酸进行酯化反应，或由干性油酸或半干性油酸与多元酸和多元醇进行酯化反应而制得。6、根据权利要求1～5所述的水性醇酸树脂乳液，其特征在于所述聚醚多元醇为聚醚210或聚醚220。7、一种根据权利要求1所述的水性醇酸树脂乳液的制备方法，包括如下步骤：a)制备酸值不大于5...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡中，董观秀，严俊，祝宝英，
申请(专利权)人：中国化工建设总公司常州涂料化工研究院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]