CN100526362C - 水溶性醇酸氨基烘漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水溶性醇酸树脂溶液和以水溶性醇酸树脂溶液作基料的水溶性醇酸氨基烘漆以及它们的制备方法。首先合成水溶性醇酸树脂溶液，再以此水溶性醇酸树脂溶液为基料，与颜料、水、助剂、氨基树脂配合经分散、研磨等工序加工成高光泽水溶性醇酸氨基烘漆。该烘漆以水为稀释剂、不燃，有利于施工者的身心健康，该烘漆可挥发性有机物很低，完全达到国家对水性漆的环保要求，使用安全方便。漆膜机械强度高，耐腐蚀性强，耐候性好，各项指标已达到或超过溶剂型醇酸氨基烘漆指标。

Description

水溶性醇酸氨基烘漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及油漆领域，具体涉及一种醇酸树脂溶液及含有这种醇酸树脂溶液的烘漆，以及醇酸树脂溶液和烘漆的制备方法。

背景技术

氨基树脂与醇酸树脂配合制成的氨基烘干涂料，是目前工业涂装领域应用最广泛的涂料之一。它形成的涂膜具有较高的硬度和光泽度、耐酸碱性、耐水性和耐候性均明显优于醇酸涂料，且可流水线作业，施工方便。

目前，我国氨基烘干涂料在轻工、家电、汽车和机械等行业均占有重要的位置。但是，传统的氨基烘干涂料基本上都是溶剂型的，烘干过程中大量有毒溶剂的挥发，不仅恶化了操作环境，增加了火灾隐患，还对大气造成了严重的污染。随着全球范围内石油产品的价格暴涨及各国环保法规的日渐严格，涂料生产厂家与涂料用户对涂料的原料成本及成品涂料的有机挥发物(VOC)含量尤为重视。因此，在充分满足使用性能的前提下，开发水性烘干涂料来替代它，即节约资源又减轻环境污染、安全不燃，是一种具有广阔市场发展前景的环境友好型涂料。

由于水性醇酸树脂和氨基树脂混溶性不好，导致漆膜光泽和鲜映性远远不及溶剂型醇酸氨基烘漆。而且由于水性醇酸树脂分子链的酯键在弱碱性条件下较易水解，使涂料贮存稳定性下降，以及漆膜耐水性差等缺陷。这两项因素限制其广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有溶剂型氨基烘干涂料的缺点，通过设计水溶性醇酸树脂的配方和合成工艺，充分利用分子间的邻基效应和位阻效应来阻止树脂的降解，控制醇酸树脂的油度，合成稳定性良好的水溶性醇酸树脂。

本发明的另一目的是提供一种上述水溶性醇酸树脂的制备方法。

本发明还有一目的是提供一种利用上述水溶性醇酸树脂溶液作基料，并选择和水溶性醇酸树脂相容性较好的氨基树脂，经过精心配制，设计一种光泽高、贮存时间长、机械性能好的水溶性醇酸氨基烘漆，此烘漆漆膜的性能指标可达到传统的溶剂型醇酸氨基烘干涂料标准，尤其漆膜光泽和鲜映性超过一般溶剂型醇酸氨基烘漆。

本发明的另一目的是提供一种水溶性醇酸氨基烘漆的制备方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种水溶性醇酸树脂溶液，该水溶性醇酸树脂溶液的配方包括以下原料：

其中中和剂选自N-乙基吗啉、N，N二甲基乙醇胺、三乙胺或20～30％的氨水(质量百分比，优选25％)中的一种或几种。

其中助溶剂选自乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚或丁醇中的一种或几种。

一种制备上述水溶性醇酸树脂溶液的方法，包括如下步骤：

(1)将配方量的蓖麻油酸、季戊四醇和苯酐混合，搅拌下加入二甲苯，并升温至180～210℃进行酯化反应，至酸值降至30-40mgKOH/g时停止反应；

(2)上述反应停止后，降温至140～160℃，加入配方量的偏苯三酸酐，再逐渐升温至170～200℃进行酯化反应，至酸值降到60～70mgKOH/g为反应终点；

(3)步骤2到反应终点后，真空抽滤除去溶剂二甲苯，降温至50～60℃，加入配方量的助溶剂、中和剂，调pH至7～8，再加入配方量的水进行分散后，得到水溶性醇酸树脂溶液。

反应中溶剂二甲苯的用量为所有原料质量的4～6％，优选5％。

一种以上述水溶性醇酸树脂溶液作基料的水溶性醇酸氨基烘漆，配方包括以下原料：

其中氨基树脂为水溶性氨基树脂，优选氰特公司的R717或2608、三木公司的5717或5386，各氨基树脂之间的用量为任意比例。

其中颜料选自铬黄、酞綪蓝、柠檬黄、钼铬红、钛白粉或甲苯胺红中的一种或几种。

其中助剂选自水溶性润湿分散剂、消泡剂或流平剂中的一种或几种。水性润湿分散剂优选为EFKA公司的4580，消泡剂优选为氰特公司的AQ3025，流平剂优选为氰特公司VXW6214。

一种制备上述水溶性醇酸氨基烘漆的方法，包括如下步骤：

(1)将配方量的水、助剂和30～50％的水溶性醇酸树脂溶液混合均匀后，加入配方量的颜料，搅拌均匀得到浆料；

(2)将浆料，研磨至细度为10～15微米，得色浆；

(3)在色浆中加入剩余的水溶性醇酸树脂溶液搅拌均匀后，加入配方量的氨基树脂，搅拌均匀，过滤得水溶性醇酸氨基烘漆。

本发明的目的具体可以通过以下措施达到：

水溶性醇酸树脂溶液可由下列配方合成：

为达到本发明的目的，本发明采取的制备方法如下：

1.在反应釜中投入配方计量的蓖麻油酸、季戊四醇和苯酐，开动搅拌，加二甲苯，升温到180-210℃进行酯化，至酸值降到30-40mgKOH/g为第一步酯化反应终点。

2.降温至150℃，加入偏苯三酸酐，再逐渐升温到170-200℃进行酯化，至酸值降到60-70mgKOH/g为反应终点。

3.降温至60℃，加入配方量的助溶剂、中和剂，调整pH＝7-8，再加入水分散3-5分钟，既得固体份为40-60％的水溶性醇酸树脂溶液。

上述助溶剂选取乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、丁醇中的一种或几种。中和剂是选自N-乙基吗啉、N，N二甲基乙醇胺、三乙胺、氨水中的一种或几种。水是去离子水或蒸馏水，要求其中水溶性物质的含量小于100ppm。

本发明的水溶性醇酸树脂溶液由醇酸树脂分子链中引入的亲水基团为羧基，由胺中和后分散在水中形成，充分利用分子间的邻基效应和位阻效应来阻止树脂的降解，其稳定性好。

本发明利用所得的水溶性醇酸树脂溶液作基料与颜料、助剂、水配合制成水溶性醇酸氨基烘漆，其组成包括：

 

组分	重量(％)
		水溶性醇酸树脂溶液	35～55
颜料	20～40

 

助剂	1～5
		水	5～10
氨基树脂	5～20

该水溶性醇酸氨基烘漆的制备方法是：

1.在配浆容器中加入准确计量的水、助剂、部分水溶性醇酸树脂溶液，用可调式高速分散机搅拌均匀。

2.加入上述配方中的颜料，搅拌均匀。

3.将(2)步搅拌均匀的浆料转移到研磨设备中，研磨至细度为10-15微米，得色浆。

4.在配漆容器中加入上述色浆，加入剩余的水溶性醇酸树脂溶液，搅拌均匀。

5.加入上述配方量的氨基树脂，搅拌均匀。

6.过滤，包装，得成品水溶性醇酸氨基烘漆。

所述颜料选自中铬黄、酞綪蓝、柠檬黄、钼铬红、钛白粉、甲苯胺红，选取其中的一种或几种，各颜料之间的用量为任意比例。

本发明充分利用分子间的邻基效应和位阻效应来阻止树脂的降解，合成稳定性良好的水溶性醇酸树脂。由于水溶性醇酸树脂对颜料的润湿不够好，所以要加入一定量的水溶性润湿分散剂，来提高颜料在水溶性醇酸树脂中的分散性，以便进一步增加该水溶性醇酸氨基烘漆的贮存稳定性。并选择和水溶性醇酸树脂相容性较好的中度醚化氨基树脂，，经过精心配制，设计一种光泽高、贮存时间长、机械性能好的水溶性醇酸氨基烘漆及其制备方法。

本发明涉及的水溶性醇酸氨基烘漆有以下特点：

①漆膜光泽和鲜映性大大超过同类水性烘漆，甚至超过一般溶剂型氨基烘漆的水平。

②该烘漆原料来源广，成本低，便于大规模推广应用。

③使用安全方便，本烘漆以水为分散介质，VOC(可挥发性有机物)很低，完全达到国家对水性漆环保的要求，改善了施工环境，避免了火灾隐患。

本烘漆各项指标已达到或超过溶剂型醇酸氨基烘漆水平，完全可以取代溶剂型醇酸氨基烘漆，已经证明该烘漆适用于轻工、家电、汽车和机械等行业的涂装。

具体实施方式

以下的实例仅对本发明作进一步说明，并不对发明内容进行限制。

表1 实施例1～5的水溶性醇酸树脂溶液的配方

实施例1

水溶性醇酸树脂溶液的配方见表1，中和剂为N-乙基吗啉，助溶剂为丁醇。

水溶性醇酸树脂溶液制备方法：

1.在反应釜中投入配方计量的蓖麻油酸、季戊四醇和苯酐，开动搅拌，加二甲苯，升温到200℃进行酯化，至酸值降到30～40mgKOH/g为第一步酯化反应终点；

2.降温至150℃，加入偏苯三酸酐，再逐渐升温到180℃进行酯化，至酸值降到60～70mgKOH/g为反应终点；

3.降温至60℃，真空抽滤除去二甲苯，加入配方量的助溶剂乙二醇单丁醚、中和剂N-乙基吗啉，调整pH＝7～8，再加入水分散3～5分钟，得到水溶性醇酸树脂溶液。

实施例2

水溶性醇酸树脂溶液的配方见表1，其中中和剂选用N，N二甲基乙醇胺，助溶剂选用乙二醇单丁醚。制备方法同实施例1。

实施例3

水溶性醇酸树脂溶液的配方见表1，其中中和剂选用三乙胺，助溶剂选用丁醇。制备方法中除中和剂选用氨水外，其他同实施例1的制备方法。

实施例4

水溶性醇酸树脂溶液的配方见表1，其中中和剂选用20％质量含量的氨水，助溶剂选用丙二醇单丁醚。制备方法中除步骤1反应温度采用185℃，步骤2反应温度采用195℃，中和剂选用N，N二甲基乙醇胺，助溶剂选用丙二醇单丁醚外，其他同实施例1的制备方法。

实施例5

水溶性醇酸树脂溶液的配方见表1，其中中和剂选用三乙胺，助溶剂选用丁醇。制备方法中除步骤1反应温度采用205℃，步骤2反应温度采用175℃，中和剂选用三乙胺，助溶剂选用丁醇外，其他同实施例1的制备方法。

本发明利用实施例1所得的水溶性醇酸树脂溶液作基料与颜料、助剂、水配合制成水溶性醇酸氨基烘漆，其组成见表2。

表2 实施例6～10的水溶性醇酸氨基烘漆的配方

实施例6

水溶性醇酸氨基烘漆的配方见表2。

水溶性醇酸氨基烘漆的制备方法：

1.在配浆容器中加入准确计量的水、助剂、40％的水溶性醇酸树脂溶液，用可调式高速分散机搅拌均匀。

2.加入上述配方中的颜料，搅拌均匀。

3.将(2)步搅拌均匀的浆料转移到研磨设备中，研磨至细度为15微米，得色浆。

4.在配漆容器中加入上述色浆，加入剩余的水溶性醇酸树脂溶液，搅拌均匀。

5.加入上述配方量的氨基树脂，搅拌均匀。

6.过滤，包装，得成品水溶性醇酸氨基烘漆。

实施例7

水溶性醇酸氨基烘漆的配方见表2。

水溶性醇酸氨基烘漆的制备方法同实施例6。

实施例8

水溶性醇酸氨基烘漆的配方见表2。

水溶性醇酸氨基烘漆的制备方法同实施例6。

实施例9

水溶性醇酸氨基烘漆的配方见表2。

水溶性醇酸氨基烘漆的制备方法同实施例6。

实施例10

水溶性醇酸氨基烘漆的配方见表2。

水溶性醇酸氨基烘漆的制备方法同实施例6。

Claims (6)

1、一种以水溶性醇酸树脂溶液作基料的水溶性醇酸氨基烘漆，其特性在于水溶性醇酸氨基烘漆的配方包括以下原料：

组分                                        重量百分比

水溶性醇酸树脂溶液                          35～55

颜料                                        20～40

助剂                                        1～5

水                                          5～20

氨基树脂                                    5～10；

其中所述的水溶性醇酸树脂溶液的配方包括以下原料：

组分                                        重量百分比

蓖麻油酸                                    10～20

苯酐                                        10～20

季戊四醇                                    10～15

偏苯三酸酐                                  3～5

水                                          30～40

助溶剂                                      4～8

中和剂                                      6～10；

所述的水溶性醇酸树脂溶液的制备方法包括如下步骤：

(1)将配方量的蓖麻油酸、季戊四醇和苯酐混合，搅拌下加入二甲苯，并升温至180～210℃进行酯化反应，至酸值降至30～40mgKOH/g时停止反应；

(2)上述反应停止后，降温至140～160℃，加入配方量的偏苯三酸酐，再逐渐升温至170～200℃进行酯化反应，至酸值降到60～70mgKOH/g为反应终点；

(3)步骤2到反应终点后，真空抽滤除去溶剂二甲苯，降温至50～60℃，加入配方量的助溶剂、中和剂，调pH值至7～8，再加入配方量的水进行分散后，得到水溶性醇酸树脂溶液；

其中所述的氨基树脂为水溶性氨基树脂。

2、根据权利要求1所述的水溶性醇酸氨基烘漆，其特性在于所述的中和剂选自N-乙基吗啉、N，N-二甲基乙醇胺、三乙胺或氨水中的一种或几种。

3、根据权利要求1所述的水溶性醇酸氨基烘漆，其特性在于所述的助溶剂选自乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚或丁醇中的一种或几种。

4、根据权利要求1所述的水溶性醇酸氨基烘漆，其特性在于所述的颜料选自铬黄、酞菁蓝、柠檬黄、钼铬红、钛白粉或甲苯胺红中的一种或几种。

5、根据权利要求1所述的水溶性醇酸氨基烘漆，其特性在于所述的助剂选自水溶性润湿分散剂、消泡剂或流平剂中的一种或几种。

6、一种制备权利要求1～5任一项所述的水溶性醇酸氨基烘漆的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将配方量的水、助剂和30～50％的水溶性醇酸树脂溶液混合均匀后，加入配方量的颜料，搅拌均匀得到浆料；

(2)将浆料，研磨至细度为10～15微米，得色浆；

(3)在色浆中加入剩余的水溶性醇酸树脂溶液搅拌均匀后，加入配方量的氨基树脂，搅拌均匀，过滤得水溶性醇酸氨基烘漆。