一种有机硅改性醇酸树脂水性乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机硅改性醇酸树脂水性乳液，由以下重量份的原料制成，以总重量100份计，包括：醇酸树脂20～50份；亲水改性剂0.05～5份；pH调节剂0.04～5份；两亲性有机硅改性剂0.1～10份；余量为去离子水；所述的两亲性有机硅改性剂为式I结构的化合物，其中，i、x、y、z为聚合度，i为3～10，x、y、z为3～50。本发明专利技术的有机硅改性醇酸树脂水性乳液不含有挥发性有机物，更环保安全。

A organosilicon modified alkyd resin water emulsion and its preparation method

The invention discloses a silicone modified alkyd resin emulsion made by weight of raw materials, with a total weight of 100 copies, including 20 to 50 parts: alkyd resin; hydrophilic modifier of 0.05 to 5; pH regulator 0.04 - 5; two hydrophilic silicone modified agent 0.1 ~ 10; the balance of deionized water; the two hydrophilic silicone modified agent for compound type I structure, I, x, y, z the degree of polymerization of I was 3 ~ 10, x, y, Z 3 ~ 50. The organosilicon modified alkyd resin water emulsion does not contain volatile organic compounds, and is more environmentally safe.

【技术实现步骤摘要】
一种有机硅改性醇酸树脂水性乳液及其制备方法
本专利技术涉及醇酸树脂
，尤其涉及一种环境友好型的超低挥发性有机化合物(VOC)含量的有机硅改性醇酸树脂水性乳液及其制备方法。
技术介绍
有机硅改性聚酯涂料是一类性能独特的涂料，可广泛应用于浸渍玻璃布、漆包线、金属表面耐温涂层、电气设备绝缘漆等领域。聚酯是由多元酸组分(或多元酸相应的酯)和多元醇组分进行酯化(或酯交换)反应得到的含有大量酯键的树脂。聚酯树脂具有光泽度高、附着力强、绝缘性好、丰度高、物理机械性能以及耐化学腐蚀性较好等优点，但作为涂膜、涂料等使用时，又存在耐水性和耐高温性差、硬度低、耐摩擦牢度低等缺陷。有机硅聚合物含有独特的硅氧主链结构，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高，以及良好的疏水性、耐高低温、耐辐射和耐氧化等特性，刚好能弥补聚酯的缺陷，故用有机硅来改性聚酯可大大提高树脂的应用性能。公开号为CN105255331A的中国专利文献公开了一种改性聚酯漆包线漆，属于绝缘涂料领域。解决了现有聚酯漆包线漆耐热性能差的问题。由以下重量份的原料组成：有机硅改性聚对苯二甲酸乙二酯30-40份，甲酚20-30份，二甲苯10-20份，对苯二甲酸10-15份，间苯二甲酸5-10份，新戊二醇10-20份，丙三醇12-18份，二甲基甲酰胺10-20份，N-甲基吡咯烷酮10-15份，纳米二氧化硅5-10份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷1-3份，丙烯酸酯1-5份，酚醛树脂1-2份，己二酸2-5份。公开号为CN103305102A的中国专利公开了一种有机硅改性耐高温聚酯的合成的涂料及其制备方法，其特征在于包括29-35％的多元醇化合物、0.08-0.12％的催化剂、4-7％的溶剂及10-17％的有机硅中间体、47-57％的多元酸、1-2.8％的抗氧剂，它们为重量百分比。但是，无论是物理共混还是化学共聚得到的有机硅改性聚酯树脂，一般均须溶于有机溶剂才能作为涂料使用，其存在的VOC问题是目前该领域所诟病的严重问题。因此研究开发环保型、高性能的有机硅改性聚酯树脂水性涂料，具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种有机硅改性醇酸树脂水性乳液，其挥发性有机物(VOC)含量极低，将该有机硅改性醇酸树脂水性乳液作为涂料使用更安全环保。一种有机硅改性醇酸树脂水性乳液，由以下重量份的原料制成，以总重量100份计，包括：所述的两亲性有机硅改性剂为式I结构的化合物：其中，i、x、y、z为聚合度，i为3～10，x、y、z为3～50。本专利技术的有机硅改性醇酸树脂水性乳液不含有挥发性有机物，更环保安全。由于聚酯、有机硅均为疏水性树脂，要实现有机硅改性聚酯树脂的水性化有较大难度，本专利技术选择的聚酯为带有端羟基的醇酸树脂，带有羟基、羧基官能团的醇酸树脂能和亲水改性剂反应得到亲水改性的醇酸树脂。所述的醇酸树脂为间苯二甲酸、三羟甲基丙烷、新戊二醇采用羟基过量缩合聚合的方法得到醇酸树脂。进一步优选的，所述的醇酸树脂的生产厂家为杭州吉华高分子股份有限公司，牌号为RI-330。作为优选，所述的有机硅改性醇酸树脂水性乳液，由以下重量份的原料制成，以总重量100份计，包括：进一步优选的，所述的有机硅改性醇酸树脂水性乳液，由以下重量份的原料制成：以总重量100份计，包括：所述的亲水改性剂顺丁烯二酸酐、均苯四甲酸二酐和偏苯三酸酐中的至少一种。亲水改性剂是利用酸酐与醇酸树脂上的羟基反应，但是亲水改性剂上的酸酐过多时，其与醇酸树脂的反应速度过快，会导致醇酸树脂团聚，作为优选，所述的亲水改性剂顺丁烯二酸酐。选用顺丁烯二酸酐作为亲水改性剂不会导致醇酸树脂团聚。所述的pH调节剂为三乙胺、二甲基乙醇胺、氨水和氢氧化钾中的至少一种。pH调节剂是将阴离子树脂中的羧基中和成可溶性盐的试剂，可溶性盐即为水溶性醇酸树脂。进一步优选的，所述的pH调节剂为三乙胺。采用三乙胺对树脂进行中和时，对得到的水溶性醇酸树脂的影响较小，且三乙胺容易从产物中除去。本专利技术还提供了一种有机硅改性醇酸树脂水性乳液的制备方法，包括以下步骤：(1)将醇酸树脂和亲水改性剂在160～200℃下混合均匀，搅拌反应5～15分钟；(2)反应结束后将反应体系的温度降低至60～70℃，滴加pH调节剂将反应体系的pH调节至7～8，得到亲水改性醇酸树脂；(3)将亲水改性醇酸树脂、去离子水以及两亲性有机硅改性剂混合均匀，在高剪切均质机的剪切下反应15～45分钟，即得。作为优选，步骤(1)中，反应温度为170～180℃，反应时间为5～10分钟。该反应温度和反应时间能有效避免醇酸树脂的团聚。作为优选，步骤(3)中，先将亲水改性醇酸树脂和两亲性有机硅改性剂混合均匀，再在高剪切均质机的剪切下滴加去离子水，反应15～30分钟。采用相反转乳化化对亲水改性醇酸树脂进行有机硅改性及乳化，容易得到均一稳定的乳液。进一步优选的，步骤(3)中，高剪切均质机的剪切速度为3000～5000r/min。所述的两亲性有机硅改性剂为含氢硅油和环氧聚醚等单体通过硅氢加成的方法得到，其制备方法如下：(i)在氮气保护下，将含氢硅油和烯丙基聚氧乙烯环氧基醚加入到四氢呋喃中，搅拌均匀并升温到40～45℃，加入铂催化剂并升温至55～60℃反应2～3h；(ii)反应结束后降温至40～45℃，加入烯丙基缩水甘油醚，补加铂催化剂后升温至55～60℃反应10～12h；(iii)反应结束后将聚合物在40～45℃减压蒸馏，干燥后即得。通过在含氢硅油上接枝烯丙基聚氧乙烯环氧基醚和烯丙基缩水甘油醚来增加有机硅化合物的亲水性，通过调节烯丙基聚氧乙烯环氧基醚和烯丙基缩水甘油醚的用量比来控制最后合成的有机硅化合物的结构，作为优选，烯丙基聚氧乙烯环氧基醚和烯丙基缩水甘油醚的摩尔数总和等于含氢硅油的含氢单元摩尔数，烯丙基聚氧乙烯环氧基醚和烯丙基缩水甘油醚的摩尔比为1∶1～10；进一步优选的，烯丙基聚氧乙烯环氧基醚和烯丙基缩水甘油醚的摩尔比为1∶1～3；最优选的，烯丙基聚氧乙烯环氧基醚和烯丙基缩水甘油醚的摩尔比为1∶3。作为优选，铂催化剂的加入量为反应体系体积的0.13～0.25％。通过控制反应温度为和铂催化剂用量来提高硅氢加成转化率、避免发生硅氢加成反应的过度放热和凝胶化现象。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的超低VOC含量的有机硅改性醇酸树脂水性乳液，其乳液粒径为20～50nm，分布在0.1左右，乳胶粒的粒径分布均匀，其体系稳定性良好，且在该有机硅改性醇酸树脂水性乳液的制备过程中无乳化剂和助溶剂的使用，大大降低了其VOC含量。本专利技术的超低VOC含量的有机硅改性醇酸树脂水性乳液作为涂料应用时，所得涂料的涂膜硬度达到2～3H，且涂膜的耐水性和耐盐水性都较好。本专利技术的有机硅改性醇酸树脂水性乳液的制备方法简单，易于实施、操作以及工业化大规模生产，具有广阔的应用前景。附图说明图1为实施例1制备的有机硅化合物的核磁谱图；图2为实施例2制备的有机硅改性醇酸树脂水性乳液的粒径分布图。具体实施方式实施例1：两亲性有机硅改性剂的制备(1)高纯氮气保护下，采用间歇式加料法，先从橡皮管中向单口烧瓶中注射入反应物：含氢硅油3g，第一种单体烯丙基聚氧乙烯环氧基醚11.08g以及与反应物总体积相等的四氢呋喃(THF)溶剂；(2)将烧瓶置于恒温油浴锅中加热，在搅拌子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机硅改性醇酸树脂水性乳液，其特征在于，由以下重量份的原料制成，以总重量100份计，包括：

【技术特征摘要】
1.一种有机硅改性醇酸树脂水性乳液，其特征在于，由以下重量份的原料制成，以总重量100份计，包括：所述的两亲性有机硅改性剂为式I结构的化合物：其中，i、x、y、z为聚合度，i为3～10，x、y、z为3～50。2.根据权利要求1所述的有机硅改性醇酸树脂水性乳液，其特征在于，由以下重量份的原料制成，以总重量100份计，包括：3.根据权利要求1或2所述的有机硅改性醇酸树脂水性乳液，其特征在于，所述的亲水改性剂顺丁烯二酸酐、均苯四甲酸二酐和偏苯三酸酐中的至少一种。4.根据权利要求1或2所述的有机硅改性醇酸树脂水性乳液，其特征在于，所述的pH调节剂为三乙胺、二甲基乙醇胺、氨水和氢氧化钾中的至少一种。5.一种有机硅改性醇酸树脂水性乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将醇酸树脂和亲水改性剂在160～200℃下混合均匀，搅拌反应5～15分钟；(2)反应结束后将反应体系的温度降低至60～70℃，滴加pH调节剂将反应体系的pH调节至7～8，得到亲水改性醇酸树脂；(3)将亲水改性醇酸树脂、去离子水以及两亲性有机硅改性剂混合均匀，在高剪切均质机的剪切下反应15～45分钟，即得。6.根据权利要求5所述的有机硅改性醇酸树脂水性乳液的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：易玲敏，钟申洁，李家炜，李岩阁，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33