一种水性苯乙烯改性醇酸树脂、水性涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及涂料技术领域，具体公开一种水性苯乙烯改性醇酸树脂、水性涂料及其制备方法。所述水性苯乙烯改性醇酸树脂包括如下质量份数的各组分：豆油脂肪酸：5份～7份、亚油酸：8份～10份、多元醇：17份～19份、苯甲酸：3份～5份、间苯二甲酸：16份～18份、亚磷酸酯：0.05份～0.15份、有机锡类催化剂：0.03份～0.05份、偏苯三酸酐：4份～6份、醇醚溶剂：21份～23份、苯乙烯：19份～21份、过氧化二叔丁基：0.8份～1份和链转移剂：0.5份～0.7份本发明专利技术通过在醇酸树脂分子链中引入苯乙烯进行改性，并将其用于水性涂料中，明显改善漆膜的耐水性和硬度。明显改善漆膜的耐水性和硬度。

【技术实现步骤摘要】
一种水性苯乙烯改性醇酸树脂、水性涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及涂料
，尤其涉及一种水性苯乙烯改性醇酸树脂、水性涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着环保意识的加强，世界各国制定了相关法律法规，对涂料中有机挥发物(VOC)的含量提出了严格要求，传统溶剂型涂料在应用上受到了越来越多的限制。因此，开发对环境友好的水性醇酸树脂将会有广阔应用前景。
[0003]水性醇酸树脂作为环境友好型涂料，主要是通过多元醇多元酸缩聚反应生成一种主链上含有多个酯基的缩聚物，而且醇酸树脂单体来源丰富、价格低廉且均属于可再生资源，并不依赖石油资源，大大降低了生产成本。
[0004]相对于溶剂型，水性醇酸树脂干燥慢、硬度低，尤其是耐水性差，因此，必须对水性醇酸树改性以增大其应用领域。目前常用的改性方法包括聚氨酯、有机硅和苯乙烯改性等。其中，苯乙烯改性成本低，采用苯乙烯改性醇酸树脂已成为研究热点。然而，目前苯乙烯改性醇酸树脂都是以二甲苯溶剂为反应体系，是溶剂型的树脂；若是对醇酸树脂进行水性化，会导致其粘度过高，难以再用苯乙烯改性。因此，寻找一种水性苯乙烯改性醇酸树脂的制备方法，对提高醇酸树脂的性能和应用领域具有重要意义。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本申请提供一种水性苯乙烯改性醇酸树脂、水性涂料及其制备方法，以豆油脂肪酸、亚油酸、多元醇、苯甲酸、间苯二甲酸和多元醇为原料制备醇酸树脂，然后再经过偏苯三酸酐水化和苯乙烯接枝，得到耐水性极高的水性苯乙烯改性醇酸树脂。
[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]一种水性苯乙烯改性醇酸树脂，包括如下质量份数的各组分：豆油脂肪酸：5份～7份、亚油酸：8份～10份、多元醇：17份～19份、苯甲酸：3份～5份、间苯二甲酸：16份～18份、亚磷酸酯：0.05份～0.15份、有机锡类催化剂：0.03份～0.05份、偏苯三酸酐：4份～6份、醇醚溶剂：21份～23份、苯乙烯：19份～21份、过氧化二叔丁基：0.8份～1份和链转移剂：0.5份～0.7份；其中，所述链转移剂为正十二烷基硫醇、甲基苯乙烯二聚物、巯基乙醇或巯基乙酸中的至少一种。
[0008]相对于现有技术，本申请提供的水性苯乙烯改性醇酸树脂具有以下优势：
[0009]本申请以豆油脂肪酸、亚油酸、多元醇、苯甲酸和间苯二甲酸为原料，能够与多元醇直接进行酯化反应得到网状结构的醇酸树脂，可省去醇解步骤，有利于缩短工艺步骤；加入偏苯三酸酐在醇酸分子链上引入亲水基团，经中和变成盐基，使树脂具有水溶性和水分散性，并添加醇醚溶剂使其具有低黏度和高溶解性，可减少有机溶剂的使用量，改善本专利技术流动性；以过氧化二叔丁基为引发剂，并限定其链转移剂，使得苯乙烯的双键与醇酸分子中的共轭双键反应，提高了醇酸树脂的硬度和耐水性，并进一步改善醇酸树脂的干燥性能。
[0010]可选的，所述水性苯乙烯改性醇酸树脂包括如下质量分数的各组分：豆油脂肪酸：6份、亚油酸：9份、多元醇：17.5份、苯甲酸：4份、间苯二甲酸：17份、亚磷酸酯：0.1份、有机锡类催化剂：0.04份、偏苯三酸酐：5份、醇醚溶剂：22份、苯乙烯：20份、过氧化二叔丁基：0.9份和链转移剂：0.6份。
[0011]可选的，所述多元醇为三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇。
[0012]可选的，所述醇醚溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇丙醚、乙二醇丁醚或乙二醇叔丁醚中的至少一个。
[0013]可选的，所述有机锡类催化剂为单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、二丁基氧化锡氯化物、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡或单丁基三氯化锡中的至少一种。
[0014]优选的催化剂有利于豆油脂肪酸、亚油酸、多元醇、苯甲酸、间苯二甲酸和多元醇进行反应，得到网状结构的醇酸树脂。
[0015]可选的，所述亚磷酸酯为亚磷酸三苯酯。
[0016]优选的亚磷酸三苯酯降低酯化过程中氧化反应，显著的降低成品树脂的色号。
[0017]进一步地，本申请还提供一种水性苯乙烯改性醇酸树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0018]步骤一、按照上述的原料配比称取各组分；
[0019]步骤二、将所述豆油酸、亚油酸、多元醇、间苯二甲酸、苯甲酸、亚磷酸酯和有机锡类催化剂混合，在惰性气体条件下，于170℃～180℃条件下搅拌反应1h～1.5h，随后升温至230℃～240℃进行酯化反应，酯化反应结束，得预混料；
[0020]步骤三：将所述预混料和偏苯三酸酐于165～170℃条件下进行水化反应，所述水化反应结束后加入60wt％～70wt％的醇醚溶剂，搅拌均匀，得水化料；
[0021]步骤四：将苯乙烯、94wt％～96wt％的过氧化二叔丁基和链转移剂混合均匀，于148
‑
152℃条件下滴加至所述水化料中，滴加完毕后保温1h～2h，随后加入剩余的过氧化二叔丁基保温1h～2h，然后加入剩余的醇醚溶剂，搅拌均匀，得所述水性苯乙烯改性醇酸树脂。
[0022]相对于现有技术，本申请提供的制备方法具有以下优势：
[0023]本申请首先以豆油脂肪酸、亚油酸、多元醇、苯甲酸、间苯二甲酸和多元醇为原料制备醇酸树脂，然后再经过偏苯三酸酐水化和苯乙烯接枝，得到水性苯乙烯改性醇酸树脂，该方法制备过程简单，容易控制，有利于工业化应用和推广。
[0024]可选的，步骤一中，所述搅拌的转速为100rpm～120rpm。
[0025]可选的，步骤一中，所述升温的速率为10℃/30min～15℃/30min。
[0026]可选的，步骤一中，所述酯化反应结束的标志为体系中的酸值为15mgKOH/g～16mgKOH/g。
[0027]本申请通过监测体系中的酸值判定酯化反应的程度，准确判定下一步水化反应的反应节点，不仅避免酯化不完全，还缩短工艺时间。
[0028]可选的，步骤二中，所述水化反应结束的标志为体系中的酸值为54mgKOH/g～58mgKOH/g。
[0029]本申请通过监测体系中的酸值判定水化反应的程度，能准确了解反应的过程，为进行苯乙烯接枝提供准备的加入时机。
[0030]可选的，所述水性苯乙烯改性醇酸树脂的固含量为70％～75％。
[0031]进一步地，本申请还提供一种水性涂料，包括上述水性苯乙烯改性醇酸树脂。
[0032]可选的，所述的水性涂料，包括如下质量份数的各组分：成膜物质：22份～24份、乙二醇丁醚：1份～3份、中和剂：1.1份～1.3份、催干剂：0.4份～0.5份、去离子水：46份～47份、消泡剂：0.1份～0.3份、分散剂：0.1份～0.3份、2wt％～4wt％膨润土：2份～4份、氧化铁黑：3份～4份、锶铬黄：0.1份～0.2份、硫酸钡：21份～22份、润湿流平剂0.1份～0.2份和增稠剂：0.4份～0.6份；其中，所述成膜物质包括水性苯乙烯改性醇酸树脂，以所述成膜物质的质量为百分之百计，所述水性苯乙烯改性醇酸树脂的含量为30wt％～1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性苯乙烯改性醇酸树脂，其特征在于：包括如下质量份数的各组分：豆油脂肪酸：5份～7份、亚油酸：8份～10份、多元醇：17份～19份、苯甲酸：3份～5份、间苯二甲酸：16份～18份、亚磷酸酯：0.05份～0.15份、有机锡类催化剂：0.03份～0.05份、偏苯三酸酐：4份～6份、醇醚溶剂：21份～23份、苯乙烯：19份～21份、过氧化二叔丁基：0.8份～1份和链转移剂：0.5份～0.7份；其中，所述链转移剂为正十二烷基硫醇、甲基苯乙烯二聚物、巯基乙醇或巯基乙酸中的至少一种。2.如权利要求1所述的水性苯乙烯改性醇酸树脂，其特征在于：包括如下质量分数的各组分：豆油脂肪酸：6份、亚油酸：9份、多元醇：17.5份、苯甲酸：4份、间苯二甲酸：17份、亚磷酸酯：0.1份、有机锡类催化剂：0.04份、偏苯三酸酐：5份、醇醚溶剂：22份、苯乙烯：20份、过氧化二叔丁基：0.9份和链转移剂：0.6份。3.如权利要求1～2任一项所述的水性苯乙烯改性醇酸树脂，其特征在于：所述多元醇为三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇；和/或所述醇醚溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇丙醚、乙二醇丁醚或乙二醇叔丁醚中的至少一个。4.如权利要求1～2任一项所述的水性苯乙烯改性醇酸树脂，其特征在于：所述有机锡类催化剂为单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、二丁基氧化锡氯化物、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡或单丁基三氯化锡中的至少一种；和/或所述亚磷酸酯为亚磷酸三苯酯。5.一种水性苯乙烯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、亚油酸、多元醇、间苯二甲酸、苯甲酸、亚磷酸酯和有机锡类催化剂混合，在惰性气体条件下，于170℃～180℃条件下搅拌反应1h～1.5h，随后升温至230℃～240℃进行酯化反应，酯化反应结束，得预混料；步骤三：将所述预混料和偏苯三酸酐于165～170℃条件下进行水化反应，所述水化反应结束后加入60wt％～70wt％的醇醚溶剂，搅拌均匀，得水化料；步骤四：将苯乙烯、94wt％～96wt％的过氧化二叔丁基和链转移剂混合均匀，于148
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152℃...

【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：