一种水溶性聚酯改性环氧树脂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种水溶性聚酯改性环氧树脂，按重量份计，制备原料包括水溶性聚酯混合物36～38份、环氧树脂38～42份、二聚酸混合物9～11份、催化剂0.3～0.5份、促溶剂10～12份。本发明专利技术的水溶性聚酯改性环氧树脂通过使用特定的水溶性聚酯树脂混合物，能够增强分散稳定性，提高水性环氧树脂的固含；有效提高一次性涂层厚度，大大降低涂料的使用量及有机挥发物的量。同时通过环氧树脂与体系中的二聚酸混合物等成分共同作用，制得的水溶性聚酯改性环氧树脂具有低VOC、高固含的特点，使用时漆膜附着力好，对不锈钢板、镀锌板、电镀板、马口铁等金属底材附着力优异，且具有快速固化、喷涂可厚涂、漆膜柔韧性好、耐水性好、耐盐雾性优异的优点，并且稳定性好，不易产生团聚、胶化等问题。胶化等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水溶性聚酯改性环氧树脂及其制备方法


[0001]本专利技术属于环氧树脂材料领域，具体涉及一种水溶性聚酯改性环氧树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于社会的迅速发展，消费者对生活环境的要求越来越高，涂料行业面临着产业升级，由油性产品向水性低VOC产品转型，人们对环境友好型涂料越来越欢迎，友好型涂料的市场份额也越来越大。
[0003]目前传统的水性环氧乳液具有优良的工艺性能，比如固化后附着力好、漆膜硬度高、耐盐雾性好等特点。但也有不足之处，比如固含量不高，厚涂膜厚上不去，干燥速率慢等问题。
[0004]中国专利CN114805744A公开了一种水性聚氨酯改性环氧树脂及其制备方法与应用，通过缩水甘油引入环氧基团，采用缩水甘油为单体合成聚氨酯改性环氧树脂，在制备时，先采用异氰酸酯单体，经过和多元醇反应后，制备成含—NCO的异氰酸酯预聚体；然后引入亲水改性剂，再用缩水甘油和剩余的—NCO反应，相对于传统的制备方法，环氧树脂环氧当量高，固化后赋予了漆膜优异的柔韧性、断裂伸长率和耐冲击性能，且耐腐蚀性能与环氧树脂相当，柔韧性低至1mm，附着力级别为1级；断裂伸长率达88
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125％，耐冲击性>50cm。中国专利CN113512159A公开了水性单组分改性环氧树脂及其制备方法和应用，包括环氧树脂、改性剂、附着力促进剂、催化剂、引发剂、亲水单体、共溶剂和中和剂，该水性单组分改性环氧树脂使用方便，可使用时间长，快干，光泽高、耐盐雾好、尤其对难附着底材如镀锌板，铝板等附着力好，通用性广，具有环境友好性。但是制得的环氧树脂仍存在固化速率慢、厚涂使用性不好、固含量不高等问题。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种水溶性聚酯改性环氧树脂，具有低VOC、高固含的特点，使用时漆膜附着力好，对不锈钢板、镀锌板、电镀板、马口铁等金属底材附着力优异，且具有快速固化、喷涂可厚涂、漆膜柔韧性好、耐水性好、耐盐雾性优异的优点，并且稳定性好，不易产生团聚、胶化等问题。
[0006]本专利技术一方面提供一种水溶性聚酯改性环氧树脂，按重量份计，制备原料包括水溶性聚酯混合物36～38份、环氧树脂38～42份、二聚酸混合物9～11份、催化剂0.3～0.5份、促溶剂10～12份。
[0007]优选的，所述水溶性聚酯混合物，按重量份计，制备原料包括多元酸12～14份、顺丁烯二酸酐2～4份、一元酸42～44份、多元醇17～19份、溶剂2～4份、助溶剂17～20份。
[0008]聚酯树脂能够增强分散稳定性，提高乳液的固含。现有技术中，一般环氧乳液的固含不超出50％，若固含过高会导致分散不均匀，影响分散稳定性。而本专利技术中，通过添加特定的聚酯树脂，能有效增强分散稳定性。专利技术人分析，可能是由于聚酯树脂为线性大分子材
料，且分子量分布均匀，跟环氧树脂结合后，在体系中能够分散均匀并形成大分子间的交联，增强其稳定性，且特定分子量的聚酯树脂润湿性比较好，更利于漆膜的铺展。
[0009]优选的，所述水溶性聚酯树脂混合物中聚酯树脂的数均分子量为700～800；羟基百分比小于2％，酸价为30～35mgKOH/g。
[0010]为了有效提高环氧树脂的固化干燥速率，进一步优选的，所述聚酯树脂的羟基百分比为1％。
[0011]专利技术人发现，只有当羟基百分比小于2％时，制得的水性聚酯树脂改性环氧树脂才具有优异的干燥速率。专利技术人分析，可能由于本专利技术中，聚酯树脂作为环氧树脂的制备原料使用，仅作为反应的中间体。而制得的水性聚酯树脂改性环氧树脂在固化时主要是环氧树脂的固化，固化剂与环氧树脂进行交联，中间体仅是起到辅助的效果，若聚酯树脂中的羟基含量过高，反而会影响到环氧树脂的交联，导致固化效果变差，影响环氧树脂作为漆膜使用时的干燥速率。
[0012]优选的，所述多元酸为己二酸或苯酐中的一种或两种混合。
[0013]优选的，所述一元酸为苯甲酸、月桂酸的一种或多种混合。
[0014]进一步优选的，所述一元酸为苯甲酸。
[0015]进一步优选的，所述多元酸和一元酸的质量比为(1
‑
1.5)：(4
‑
4.5)。
[0016]进一步优选的，所述多元酸和一元酸的质量比为1.3：4.3。
[0017]专利技术人发现，当使用多元酸和一元酸共同使用时，特别是当多元酸和一元酸的质量比为(4
‑
4.5)：(1
‑
1.5)，制得的聚氨酯树脂具有合适的交联度和分子量。专利技术人分析，只有通过多元酸和一元酸的配合使用，才能有效制得数均分子量为700～800、羟基百分比小于2％、酸价为25～30mgKOH/g的聚酯树脂，同时由于多元酸具有更多的支链，制得的聚酯树脂具有更多的支链，更利于后续使用聚酯树脂与环氧树脂反应时候的交联，增强环氧树脂的稳定性。但是专利技术人发现，若多元酸使用量过多，会导致聚酯树脂分子量过大，使用时会润湿性差、不易于在乳液中的分散，且与环氧树脂的交联程度太高，一方面造成合成反应的不稳定、不易控，同时过度的交联还会使乳液产生胶化，严重影响乳液的使用。
[0018]优选的，所述多元醇为丙三醇或三羟甲基丙烷中的一种或两种混合。
[0019]优选的，所述溶剂为二甲苯。
[0020]优选的，所述助溶剂为乙二醇单丁醚。
[0021]优选的，所述水溶性聚酯混合物的制备方法如下：
[0022]1)混合：将多元酸、顺丁烯二酸酐、一元酸、多元醇、溶剂投入反应釜中，通氮气5
‑
15min；
[0023]2)升温：开始加热，分段升温至200℃～220℃，保温回流，反应至酸值为30mgKOH/g
‑
35mgKOH/g；
[0024]3)冷却：降温至190℃～195℃，抽真空，然后降温至120℃以下，冷却，即得水溶性聚酯树脂，添加助溶剂，即得所述水溶性聚酯混合物。
[0025]进一步优选的，所述分段升温的具体步骤为：(1)用1～2h升温至145℃～150℃，开始脱水回流，保温1
‑
2h；(2)用0.5～1.5h升温至155℃
‑
165℃，保温1
‑
2h；(3)用1.5～2h升温至175℃
‑
185℃，保温1
‑
2h；(4)用1.5
‑
2.5h升温至200℃～220℃，保温回流维持，反应至酸值AV为30mgKOH/g
‑
35mgKOH/g。
[0026]进一步优选的，所述水溶性聚酯混合物的制备方法如下：
[0027]1)混合：将多元酸、顺丁烯二酸酐、一元酸、多元醇、溶剂投入反应釜中，通氮气10min；
[0028]2)升温：(1)用1～2h升温至145℃～150℃，开始脱水回流，保温1h；(2)用1h升温至160℃，保温1h；(3)用1.5～2h升温至180℃，保温1h；(4)用2h升温至200℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水溶性聚酯改性环氧树脂，其特征在于，按重量份计，制备原料包括水溶性聚酯混合物36～38份、环氧树脂38～42份、二聚酸混合物9～11份、催化剂0.3～0.5份、促溶剂10～12份。2.根据权利要求1所述的一种水溶性聚酯改性环氧树脂，其特征在于，所述水溶性聚酯混合物，按重量份计，制备原料包括多元酸12～14份、顺丁烯二酸酐2～4份、一元酸42～44份、多元醇17～19份、溶剂2～4份、助溶剂17～20份。3.根据权利要求1所述的一种水溶性聚酯改性环氧树脂，其特征在于，所述水溶性聚酯树脂混合物中聚酯树脂的数均分子量为700～800；羟基百分比小于2％，酸价为25～30mgKOH/g。4.根据权利要求2所述的一种水溶性聚酯改性环氧树脂，其特征在于，所述多元酸和一元酸的质量比为(1
‑
1.5)：(4
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4.5)。5.根据权利要求2所述的一种水溶性聚酯改性环氧树脂，其特征在于，所述多元醇为丙三醇或三羟甲基丙烷中的一种或两种混合。6.根据权利要求1所述的一种水溶性聚酯改性环氧树脂，其特征在于，所述环氧树脂为环氧树脂E51和环氧树脂E20。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟腾飞，李佳，刘芳，来媛媛，王新征，
申请(专利权)人：奔腾漆业上海有限公司，
类型：发明
国别省市：