一种生物基水性醇酸树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种生物基水性醇酸树脂及其制备方法和应用，所述生物基水性醇酸树脂的制备原料以重量份计包括如下组分：葵油20

【技术实现步骤摘要】
一种生物基水性醇酸树脂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚合物材料
，具体涉及一种生物基水性醇酸树脂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]石油属于非可再生资源，随着石油资源的紧缺及其价格的不断上涨，市场上对于使用可再生资源代替传统石油基资源的呼声越来越高。此外，以石油为原材料的油漆/涂料及油墨不但消耗宝贵的石油资源，而且向空气中排放大量的挥发性有机物(VOC)，带来环境污染的问题。因此，发展环境友好型涂料成为重中之重，尤其是水性涂料，就成为涂料的主要发展方向。
[0003]醇酸树脂在涂料中占据比较大的比重，具有原料廉价易得、漆膜的光泽度和丰满度好、附着力好、对颜料润湿性能好等优点，在木器漆、工业漆、建筑漆等领域得到广泛的应用。随着水性涂料的快速发展，醇酸树脂的水性化也势在必行。
[0004]醇酸树脂水性化的方法之一是利用表面活性剂将醇酸树脂乳化，得到水分散型醇酸树脂。例如CN104774544A公开了一种水性醇酸乳液、水性醇酸清漆及水性醇酸色漆，所述水性醇酸乳液由以下质量百分含量的原料组成：40
‑
60％醇酸基础树脂、2
‑
5％的碱性化合物、2
‑
5％YX
‑
001非离子型乳化剂、2
‑
5％YX
‑
002阴离子型乳化剂、25
‑
54％去离子水；其中，醇酸基础树脂由豆油酸、超支化多元醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、苯甲酸、松香、邻苯二甲酸酐和间苯二甲酸酯化缩聚而成。该水性醇酸乳液的粒径分布均匀，性价比较高，在清漆和色漆方面都具有良好的应用。但是，乳液中大量乳化剂的加入会影响涂料的成膜性能，而且漆膜的耐水性和装饰性不佳，失去了醇酸树脂原本的性能优势。
[0005]醇酸树脂水性化的另一种方法是采用含有亲水性基团的单体制备醇酸树脂，进而在助溶剂的作用下形成水可稀释型的醇酸树脂。例如CN101942077A公开了一种自干型含磺酸盐基的水可稀释性醇酸树脂，合成配方以重量百分率计包括：植物油脂肪酸20
‑
30％，一元羧酸2
‑
5％，二元醇或多元醇20
‑
30％，多元羧酸或多元酸酐20
‑
30％，含磺酸盐基的功能性单体2
‑
5％，缩水甘油酯化合物2
‑
5％，催化剂0.01
‑
0.2％，助溶剂20
‑
30％。水可稀释性醇酸树脂无需使用大量的乳化剂，但乳液粘度较高，影响施工性，且漆膜的耐水性较差。
[0006]目前较为常用的醇酸树脂水性化的方法是成盐法，将过量的羧基引入醇酸分子中，再利用中和剂与羧基中和成盐，得到水溶性醇酸树脂。例如CN102604517A公开了一种高性能水性醇酸树脂涂料，所述水性醇酸树脂涂料的制备步骤如下：(a)植物油脂肪酸以及多元酸、多元醇反应得到油性醇酸树脂；(b)油性醇酸树脂与偏苯三甲酸酐反应，得到带有过量羧基的油性醇酸树脂；(c)用中和剂中和带有过量羧基的油性醇酸树脂，获得水性醇酸树脂；(d)水性醇酸树脂与水性氨基树脂、水混合，调整pH，得到水性醇酸树脂涂料。成盐法得到的水性醇酸树脂及涂料的成膜性尚可，但其储存稳定性差，导致涂料极易出现沉降、结块的问题，带来很大的施工难度，而且漆膜的耐性也存在明显不足。
[0007]目前来看，水性醇酸树脂除了性能存在前述缺陷之外，还存在一定的环保问题。水
性醇酸及水性涂料仍使用以石油单体为原材料的合成乳液，寻找替代石油的其他资源作为合成高分子材料的原料来源变得越来越重要，得到替代传统的石油产品对于环保和节约石油资源都具有重要的意义。而且，普通水性涂料中还需要一定的溶剂，废漆膜不能生物降解，从而带来环境污染和损害人体健康的风险。因此，开发一种综合性能优异且符合环保要求的树脂及涂料，是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种生物基水性醇酸树脂及其制备方法和应用，通过制备原料的设计及复配，使所述生物基水性醇酸树脂不仅绿色环保，减少环境污染，而且具有优异的稳定性和综合性能，其作为水性涂料的成膜物质，使漆膜兼具优异的附着力、耐水性和耐腐蚀性。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种生物基水性醇酸树脂，所述生物基水性醇酸树脂的制备原料以重量份计包括如下组分：
[0011][0012]所述生物基低聚物的制备原料包括生物基小分子多元醇、生物基己二酸和松香的组合。
[0013]本专利技术提供的生物基水性醇酸树脂中，首先以生物基小分子多元醇、生物基己二酸和松香为制备原料，得到生物基低聚物；然后将所述生物基低聚物与葵油、小分子多元醇进行反应，得到预聚物；进而以N,N
‑
二甲基乙醇胺进行中和，得到所述生物基水性醇酸树脂。本专利技术中，通过制备原料的设计及其相互复配，尤其引入特定的生物基低聚物与其他组分进行配伍，不仅减少对石油资源依赖，对环境保护具有重要意义，而且显著提升了所述生物基水性醇酸树脂的产品稳定性，能够满足长期稳定储存的要求，并具有优异的综合性能。所述生物基水性醇酸树脂用于水性涂料中，具有优异的储存稳定性和施工性，形成漆膜的附着力好，耐腐蚀性优异，兼具优良的韧性和强度，能够起到很好的抗碱和防腐作用，适用于钢材、墙面、地面等不同底材。
[0014]所述生物基水性醇酸树脂的制备原料中，所述葵油为20
‑
30份，例如可以为21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份或29份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0015]所述小分子多元醇为10
‑
15份，例如可以为10.5份、11份、11.5份、12份、12.5份、13份、13.5份、14份或14.5份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0016]所述催化剂为0.01
‑
0.1份，例如可以为0.02份、0.03份、0.04份、0.05份、0.06份、0.07份、0.08份或0.09份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0017]所述生物基低聚物为10
‑
20份，例如可以为11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或19份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0018]所述N,N
‑
二甲基乙醇胺为4
‑
6份，例如可以为4.1份、4.3份、4.5份、4.7份、4.9份、5份、5.1份、5.3份、5.5份、5.7份或5.9份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基水性醇酸树脂，其特征在于，所述生物基水性醇酸树脂的制备原料以重量份计包括如下组分：所述生物基低聚物的制备原料包括生物基小分子多元醇、生物基己二酸和松香的组合。2.根据权利要求1所述的生物基水性醇酸树脂，其特征在于，所述葵油的碘值为120
‑
140g/100g；优选地，所述小分子多元醇包括甘油、三羟甲基丙烷、丙二醇、新戊二醇或二甘醇中的任意一种或至少两种的组合，优选甘油，进一步优选生物基甘油；优选地，所述催化剂包括金属氢氧化物，进一步优选氢氧化锂。3.根据权利要求1或2所述的生物基水性醇酸树脂，其特征在于，所述生物基低聚物的制备原料以重量份计包括如下组分：生物基小分子多元醇20
‑
25份生物基己二酸60
‑
70份松香10
‑
15份；优选地，所述生物基小分子多元醇包括生物基甘油和/或生物基丙二醇，进一步优选生物基甘油；优选地，所述松香的酸值为160
‑
180mg KOH/g；优选地，所述松香的软化点为74
‑
80℃；优选地，所述生物基低聚物的酸值≤90mg KOH/g。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的生物基水性醇酸树脂，其特征在于，所述生物基低聚物采用如下方法进行制备，所述方法包括：将生物基小分子多元醇、生物基己二酸和松香混合后进行反应，得到所述生物基低聚物；优选地，所述反应在有机溶剂存在下进行；优选地，所述有机溶剂包括芳香族溶剂；优选地，所述反应的温度为160
‑
200℃，进一步优选175
‑
185℃；优选地，所述反应的时间为1
‑
5h。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的生物基水性醇酸树脂，其特征在于，所述制备原料以重量份计还包括5
‑
10份助溶剂；优选地，所述助溶剂包括丙二醇丁醚、乙二醇丁醚或丙二醇甲醚中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述制备原料以重量份计还包括25
‑
40份水。6.一种如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘世鹏，王镇，杨志强，李金钟，
申请(专利权)人：亚士漆上海有限公司，
类型：发明
国别省市：