一种异氰酸酯改性有机硅醇酸及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种异氰酸酯改性有机硅醇酸的制备方法，采用熔融法制备基础醇酸树脂，再加入二羟甲基丙酸并用三乙胺中和，增加其水溶性，最后用甲苯二异氰酸酯和三甲基硅基异氰酸酯与羟基反应后用乙二胺扩链得改性醇酸有机硅聚氨酯。该异氰酸酯改性有机硅醇酸既保留醇酸树脂丰满度好、容易施工等优点，又继承了热塑性醇酸树脂快干的优点，引入有机硅后大大增强了耐候防腐性能和机械强度，同时漆膜干率高、耐溶剂性、固含量高且voc低，与同类型有机硅树脂相比成本低，具有突出的性价比。具有突出的性价比。

【技术实现步骤摘要】
一种异氰酸酯改性有机硅醇酸及其制备方法


[0001]本专利技术涉及涂料
，特别涉及一种异氰酸酯改性有机硅醇酸及其制备方法。

技术介绍

[0002]醇酸树脂是一种常见的涂料用树脂，其原料来源丰富且价格便宜，不依赖于石油工业，合成技术成熟，具有涂膜丰满、光亮，易于施工和与氧气交联、自干通用等优点，已成为涂料工业中研究最多、产量最大的一种。
[0003]但是，普通的醇酸树脂在常温下不易干燥、固化慢，其涂膜的硬度低、耐水性和耐候性较差，其应用满足不了工业的发展对高性能的要求。因此，对其改性拓宽醇酸树脂涂料的应用领域势在必行。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种异氰酸酯改性有机硅醇酸及其制备方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
[0005]一方面，本专利技术提供的一种异氰酸酯改性有机硅醇酸的制备方法，采用熔融法制备基础醇酸树脂，再加入二羟甲基丙酸并用三乙胺中和，增加其水溶性，最后用甲苯二异氰酸酯和三甲基硅基异氰酸酯与羟基反应后用乙二胺扩链得改性醇酸有机硅聚氨酯。
[0006]其中：为了进一步提升醇酸树脂各方面的性能，可以在分子链上引入氨基基团和硅基，成为氨基酯的有机硅树脂。有机硅树脂材料具有优异的性能，如硬度大、强度高、弹性好、耐低温，有良好的耐水和油、耐化学药品和耐环境性能，将甲苯二异氰酸酯和三甲基硅基异氰酸酯引入醇酸树脂分子链上，所得产品固含量、表干时间、实干时间、硬度、耐水性、耐酸碱性均体现优良特性。不仅降低了voc含量，而且可以满足不同领域对涂装的较高要求；
[0007]为了使树脂有更好的水溶性，改性之前在体系中引入二羟甲基丙酸并与胺进行中和，三乙胺还可以略微提高异氰酸酯与羟基的反应速率。为了使树脂有更高的交联度，在异氰酸酯改性后引乙二胺单体进行接枝扩链，使涂膜中网状骨架更加密实，能够更有效的提升了树脂的机械性能，耐候性，耐溶剂性等。
[0008]在某些实施方案中，投入豆油酸、苯甲酸、苯酐、季戊四醇、三羟甲基丙烷、酯催化剂和回流溶剂二甲苯，通入氮气后控制反应温度；酸值降至接近0mgKOH/g，降温同时脱除回流溶剂二甲苯，降温至30℃，制得基础醇酸树脂。
[0009]在某些实施方案中，一种异氰酸酯改性有机硅醇酸的制备方法，包括以下步骤：
[0010]步骤a、投入豆油酸、苯甲酸、苯酐、季戊四醇、三羟甲基丙烷、酯催化剂和回流溶剂二甲苯，通入氮气后控制反应温度；酸值降至接近0mgKOH/g，降温同时脱除回流溶剂二甲苯，降温至30℃，制得基础醇酸树脂；
[0011]步骤b、在30℃下，加入二羟甲基丙酸和三乙胺，搅拌均匀溶解；
[0012]步骤c、缓慢滴加甲苯二异氰酸酯和三甲基硅基异氰酸酯混合溶液，滴加完成后控制反应温度，通过测定ω(NCO)值，确定异氰酸根与羟基基本完全反应后，降温至30℃；
[0013]步骤d、在30℃下强力搅拌，滴加乙二胺和去离子水混合溶液扩链，搅拌，得最终产物树脂。
[0014]其中：该制备方法具有以下优势：
[0015]1、通过酸值判断酯化程度，步骤a中酸值降至接近0mgKOH/g，说明酸或酸酐与多元醇酯化基本完全；
[0016]2、步骤c中，通过ω(NCO)的值判断异氰酸酯与羟基的反应程度，确定是否还有多余的羟基；
[0017]3、本专利技术制备方法简单，过程易控，适合工业化生产。
[0018]在某些实施方案中，步骤a中通入氮气后温度控制程序为：通入氮气后升温至170℃并保温1h，继续升温至180℃，每30min升温10℃，直至升温至230℃后保温。
[0019]在某些实施方案中，步骤c中滴加完甲苯二异氰酸酯和三甲基硅基异氰酸酯混合溶液后保持温度80至85℃。
[0020]在某些实施方案中，步骤d中搅拌时间为30min。
[0021]在某些实施方案中，其原料按重量份数计，包括：
[0022][0023]在某些实施方案中，所述酯催化剂为磷酸或次磷酸。
[0024]另一方面，本专利技术提供的一种异氰酸酯改性有机硅醇酸，其由以下制备方法制得：
[0025]步骤a、投入豆油酸、苯甲酸、苯酐、季戊四醇、三羟甲基丙烷、酯催化剂和回流溶剂二甲苯，通入氮气后控制反应温度；酸值降至接近0mgKOH/g，降温同时脱除回流溶剂二甲苯，降温至30℃，制得基础醇酸树脂；
[0026]步骤b、在30℃下，加入二羟甲基丙酸和三乙胺，搅拌均匀溶解；
[0027]步骤c、缓慢滴加甲苯二异氰酸酯和三甲基硅基异氰酸酯混合溶液，滴加完成后控制反应温度，通过测定ω(NCO)值，确定异氰酸根与羟基基本完全反应后，降温至30℃；
[0028]步骤d、在30℃下强力搅拌，滴加乙二胺和去离子水混合溶液扩链，搅拌，得最终产物树脂。
[0029]有益效果：本专利技术的异氰酸酯改性有机硅醇酸既保留醇酸树脂丰满度好、容易施工等优点，又继承了热塑性醇酸树脂快干的优点，引入有机硅后大大增强了耐候防腐性能和机械强度，同时漆膜干率高、耐溶剂性、固含量高且voc低，与同类型有机硅树脂相比成本低，具有突出的性价比；
[0030]具体为：
[0031]1、本专利技术以豆油酸为原料可以直接进行酯化省去醇解步骤，工业化生产更有利；
[0032]2、加入二羟甲基丙酸引入羧基，再用三乙胺中和，增加其水溶性，三乙胺还可以为下一步异氰酸酯与羟基反应起催化作用，二羟甲基丙酸一分子带有两个羟基更容易加成到长链，进一步提升水溶性；
[0033]3、加入过量的甲苯二异氰酸酯和三甲基硅基异氰酸酯改性醇酸树脂分子链上，异氰酸基与羧基反应，生成聚氨酯，并带入硅基，该步骤是提升树脂各方面性能的核心；
[0034]4、为了使改性树脂有更高的交联度，再加入乙二胺与过量的异氰酸基反应，会进一步提升分散体的交联度，使涂膜中网状骨架更加密实，能够更有效的屏蔽外界物质对底材的侵蚀，提升了分散体的附着力以及防腐效能。
具体实施方式
[0035]下面通过实施方式对本专利技术进行进一步详细的说明。
[0036]实施例1
[0037]A、异氰酸酯改性有机硅醇酸的制备方法：
[0038]步骤a、投入豆油酸、三羟甲基丙烷、季戊四醇、苯酐、苯甲酸、磷酸、回流溶剂二甲苯，通氮气升温至170℃保温1小时，升温至180℃，每30分钟升温10℃，直至230℃保温，酯化出水达到41.94份左右时，测酸值，酸值降至接近0mgKOH/g，降温同时脱出回流溶剂二甲苯，降温到30℃保持；
[0039]其中：豆油酸、三羟甲基丙烷、季戊四醇、苯酐、苯甲酸、磷酸，具体用量为328.6份、46.2份、93.8份、86.2份、71.1份、0.6份；
[0040]步骤b、30℃下，加入二羟甲基丙酸和三乙胺，搅拌均匀溶解；
[0041]其中：二羟甲基丙酸和三乙胺具体用量分别为29.2份、23.4份；
[0042]步骤c、缓慢滴加甲苯二异氰酸酯和三甲基硅基异氰酸酯混合溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异氰酸酯改性有机硅醇酸的制备方法，其特征在于，采用熔融法制备基础醇酸树脂，再加入二羟甲基丙酸并用三乙胺中和，增加其水溶性，最后用甲苯二异氰酸酯和三甲基硅基异氰酸酯与羟基反应后用乙二胺扩链得改性醇酸有机硅聚氨酯。2.根据权利要求1所述的一种异氰酸酯改性有机硅醇酸的制备方法，其特征在于，投入豆油酸、苯甲酸、苯酐、季戊四醇、三羟甲基丙烷、酯催化剂和回流溶剂二甲苯，通入氮气后控制反应温度；酸值降至接近0mgKOH/g，降温同时脱除回流溶剂二甲苯，降温至30℃，制得基础醇酸树脂。3.根据权利要求2所述的一种异氰酸酯改性有机硅醇酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、投入豆油酸、苯甲酸、苯酐、季戊四醇、三羟甲基丙烷、酯催化剂和回流溶剂二甲苯，通入氮气后控制反应温度；酸值降至接近0mgKOH/g，降温同时脱除回流溶剂二甲苯，降温至30℃，制得基础醇酸树脂；步骤b、在30℃下，加入二羟甲基丙酸和三乙胺，搅拌均匀溶解；步骤c、缓慢滴加甲苯二异氰酸酯和三甲基硅基异氰酸酯混合溶液，滴加完成后控制反应温度，通过测定ω(N...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东月，郭晓猛，王宇航，
申请(专利权)人：衡水新光新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：