一种聚醛改性醇酸树脂、水性涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及有机合成技术领域，具体公开一种聚醛改性醇酸树脂、水性涂料及其制备方法。所述聚醛改性醇酸树脂，包括如下质量份数的各组分：豆油酸：23份～28份、三羟甲基丙烷：12份～14份、新戊二醇：5份～7份、间苯二甲酸：20份～22份、季戊四醇：1份～3份、单丁基氧化锡：0.02份～0.04份、偏苯三酸酐：5份～7份、乙二醇丁醚：11份～13份、乙二醇甲醚：11份～13份、聚醛树脂：2份～4份和磷酸：0.4份～0.6份。本发明专利技术以豆油酸、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、新戊二醇、季戊四醇等为原料，通过在醇酸树脂分子链中引入聚醛树脂进行改性，并将其用于水性涂料中，明显改善漆膜的耐水性和耐酸性。明显改善漆膜的耐水性和耐酸性。

【技术实现步骤摘要】
一种聚醛改性醇酸树脂、水性涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有机合成
，尤其涉及一种聚醛改性醇酸树脂、水性涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于石油能源危机的冲击以及人们环保意识的增强，涂料工业逐渐转向节约能源、减少污染、有利于生态平衡或提高经济效益等方向。传统的溶剂型涂料在合成及施工过程中向空气中排放了大量的VOC，是空气中污染物的主要来源之一，仅次于汽车尾气，列第二位。从2000年至2013年，我国涂料产量从183.9万吨增至1303万吨，已成为世界涂料生产和消费第一大国，其中工业涂料年需求量达到400万吨左右，这些涂料几乎全部为溶剂型涂料，每年的有机溶剂挥发量达200万吨，资源浪费约合110多亿元。上世纪90年代初，世界发达国家进行的“绿色革命”对涂料工业是一个严峻的挑战，促进涂料工业向“绿色”涂料方向大步迈进。以工业涂料为例，在北美和欧洲，1992年常规溶剂型涂料占49％，到2000年降为26％；而水性涂料、高固体分涂料、光固化涂料和粉末涂料在2002年的占比达到74％。今后十年，涂料工业的技术发展主要体现在“水性化、粉末化、高固体分化和光固化”上，50％以下固体含量的溶剂型涂料则逐渐被历史淘汰。
[0003]相比于溶剂型涂料，水性涂料采用水取代有机溶剂作为分散介质，不仅节约了能源，大大降低其成本，还显著减少了VOC的排放，因此，传统的溶剂型涂料正逐步被水性化涂料所取代。
[0004]醇酸树脂是开发最早、用量最大的合成树脂，产量最高时可以占到所有合成树脂的90％以上，目前其占比扔达到40％以上。醇酸树脂之所以在面对其他众多树脂的挑战时，仍然在涂料工业中占有相当重要的地位，主要是由于其主要原料为植物油或脂肪酸，而植物油或脂肪酸是可再生资源，所以与其他溶剂型树脂或水性树脂相比，醇酸树脂对石油的依赖性更小，在价格上具有得天独厚的优势；其次，水性醇酸树脂以水为溶剂，含量低，不仅顺应了时代对环境保护的要求，而且进一步降低了对石油的消耗；最后，水性醇酸树脂分子结构中碳氢含量高、分子极性低、可调整性强，在工业涂装中具有广泛的应用，不仅可用作金属、木材和塑料表面的底漆、面漆和单层涂料，还可用于各类物体的耐腐蚀涂装与保护，如船舶、仪表、办公设备、金属建筑材料和金属零件等，且其施工方法灵活多变，可采用浸涂、辊涂、空气喷涂、无空气喷涂及电泳涂装等。但是，水性醇酸树脂涂料本身存在着许多性能上的缺陷，如漆膜干燥缓慢、硬度低、耐腐蚀性差、户外耐候性不佳，而且因含大量酯键，耐水解性不佳等。因此，亟需寻找一种综合性能俱佳的水性醇酸树脂涂料，对扩大其应用范围和水性涂料的发展具有重要意义。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本申请提供一种聚醛改性醇酸树脂、水性涂料及其制备方法，以豆油酸、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、新戊二醇、季戊四醇为原料，通过在醇酸树脂分子链中引入聚
醛树脂进行改性，将其用水性涂料中，明显改善漆膜的耐水性和耐酸性。
[0006]为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：
[0007]一种聚醛改性醇酸树脂，包括如下质量份数的各组分：豆油酸：23份～28份、三羟甲基丙烷：12份～14份、新戊二醇：5份～7份、间苯二甲酸：20份～22份、季戊四醇：1份～3份、单丁基氧化锡：0.02份～0.04份、偏苯三酸酐：5份～7份、乙二醇丁醚：11份～13份、乙二醇甲醚：11份～13份、聚醛树脂：2份～4份和磷酸：0.4份～0.6份。
[0008]相对于现有技术，本申请提供的聚醛改性醇酸树脂具有以下优势：
[0009]本申请以豆油酸、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、新戊二醇、季戊四醇为原料制备醇酸树脂，并且提供了羟基、羧基、双键和酯键等可交联的固化基团，聚醛树脂与醇酸树脂接枝后，形成交联网状结构，进而提高漆膜的耐水性、耐酸性和硬度；同时还通过偏苯三酸酐进行水化，尽可能减少涂料中有机溶剂的使用，使得涂料的VOCs实现零排放；此外还辅以磷酸降低酯化过程中氧化反应，显著的降低成品树脂的色号。
[0010]可选的，所述聚醛改性醇酸树脂包括如下质量份数的各组分：豆油酸：25份、三羟甲基丙烷：13份、新戊二醇：6份、间苯二甲酸：21份、季戊四醇：2份、单丁基氧化锡：0.03份、偏苯三酸酐：6份、乙二醇丁醚：12份、乙二醇甲醚：12份、聚醛树脂：3份和磷酸：0.5份。
[0011]可选的，所述聚醛树脂的羟基值为45mgKOH/g～65mgKOH/g。
[0012]优选的羟基值使得聚醛树脂与醇酸树脂的基团能进行充分接枝，制备得到网状结构的聚醛改性醇酸树脂。
[0013]可选的，所述聚醛树脂的分子量为350Da～450Da。
[0014]优选的分子量有利于聚醛树脂接枝到醇酸树脂上，进而提高漆膜的光泽和耐水性，并缩短干燥时间等。
[0015]进一步，本申请还提供一种聚醛改性醇酸树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0016]步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
[0017]步骤二、将所述豆油酸、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、新戊二醇、季戊四醇、单丁基氧化锡和磷酸混合，在惰性气体条件下，于165℃～170℃条件下搅拌反应0.5～1.5h，然后升温至210℃～215℃进行酯化反应，酯化反应完全得预混料；
[0018]步骤三、将所述预混料降温至165℃～170℃，加入偏苯三酸酐，水化反应1h～2h，水化反应完全后，加入乙二醇丁醚，得水化料；
[0019]步骤四、将所述水化料降温至120℃～125℃，加入乙二醇甲醚；然后降温至105℃～110℃，加入聚醛树脂，保温反应1h～2h，得所述聚醛改性醇酸树脂。
[0020]相对于现有技术，本申请提供的制备方法具有以下优势：
[0021]本申请首先以豆油酸、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、新戊二醇、季戊四醇为原料制备醇酸树脂，然后再经过偏苯三酸酐水化和聚醛树脂接枝，得到聚醛改性醇酸树脂，该方法制备过程简单，可靠可控，有利于工业化推广。
[0022]可选的，步骤二中，将所述豆油酸、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、新戊二醇、季戊四醇、单丁基氧化锡和磷酸混合，加热到110℃～120℃，开启搅拌，然后通入惰性气体，于165℃～170℃条件下搅拌反应0.5～1.5h，然后升温至210℃～215℃进行酯化反应，酯化反应完全得预混料。
[0023]可选的，所述惰性气体为氮气。
[0024]可选的，步骤二中，所述搅拌的转速为100rpm～120rpm。
[0025]可选的，步骤二中，所述酯化反应完全的标志为：体系的酸值为10mgKOH/g～12mgKOH/g。
[0026]本申请通过监测体系中的酸值判定酯化反应的程度，能准确了解反应的过程，不仅避免酯化不完全，还缩短工艺时间。
[0027]可选的，步骤二中，所述升温的速率为20℃/h～25℃/h。
[0028]可选的，步骤三中，所述水化反应完全的标志为：体系的酸值为43mgKOH/g～46mgKOH/g本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚醛改性醇酸树脂，其特征在于：包括如下质量份数的各组分：豆油酸：23份～28份、三羟甲基丙烷：12份～14份、新戊二醇：5份～7份、间苯二甲酸：20份～22份、季戊四醇：1份～3份、单丁基氧化锡：0.02份～0.04份、偏苯三酸酐：5份～7份、乙二醇丁醚：11份～13份、乙二醇甲醚：11份～13份、聚醛树脂：2份～4份和磷酸：0.4份～0.6份。2.如权利要求1所述的聚醛改性醇酸树脂，其特征在于：包括如下质量份数的各组分：豆油酸：25份、三羟甲基丙烷：13份、新戊二醇：6份、间苯二甲酸：21份、季戊四醇：2份、单丁基氧化锡：0.03份、偏苯三酸酐：6份、乙二醇丁醚：12份、乙二醇甲醚：12份、聚醛树脂：3份和磷酸：0.5份。3.如权利要求1～2任一项所述的聚醛改性醇酸树脂，其特征在于：所述聚醛树脂的羟基值为45mgKOH/g～65mgKOH/g。4.如权利要求1～2任一项所述的聚醛改性醇酸树脂，其特征在于：所述聚醛树脂的分子量为350Da～450Da。5.一种聚醛改性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、按照如权利要求1～4任一项所述的原料配比称取各组分；步骤二、将所述豆油酸、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、新戊二醇、季戊四醇、单丁基氧化锡和磷酸混合，在惰性气体条件下，于165℃～170℃条件下搅拌反应0.5～1.5h，然后升温至210℃～215℃进行酯化反应，酯化反应完全得预混料；步骤三、将所述预混料降温至165℃～170℃，加入偏苯三酸酐，水化反应1h～2h，水化反应完全后，加入乙二醇丁醚，得水化料；步骤四、将所述水化料降温至120℃～125℃，加入乙二醇甲醚；然后降温至105℃～110℃，加入聚醛树脂，保温反应1h～2h，得所述聚醛改性醇酸树脂。6.如权利要求5所述的聚醛改性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇航，田海长，郭晓猛，郑齐，李耀松，闫树德，田军，马文骏，
申请(专利权)人：广东衡光新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：