CN101280055B - 高固低粘环保型醇酸树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高固低粘环保型醇酸树脂及其制备方法，所述醇酸树脂的酸值≤10mg KOH/g，不挥发份为63～67％，粘度为50～110秒/25℃；所述醇酸树脂由下述步骤制备而得：在有机锡催化剂催化下，对苯二甲酸、碘值＞120的油酸、松香、甘油在回流溶剂中逐步升温进行酯化反应，反应完毕后降温，调节不挥发份及粘度即得最终产物。本发明的醇酸树脂高固低粘，不挥发份可达到65％。因树脂的粘度较低，制漆时可配成较高固体含量的漆料，因而相应减少了有机溶剂的用量，既达到了节能减排，又降低了成本。

Description

高固低粘环保型醇酸树脂及其制备方法

(一)技术领域

本发明涉及一种醇酸树脂及其制备方法。

(二)背景技术

醇酸树脂因其有较好的综合性能(施工性、防锈性、耐候性、经济性等)，一直在涂料中的应用占有较大比重，根据2006年中国涂料行业统计数据表明醇酸类漆占溶剂型涂料的70％约140万吨。由于涂料生产中需使用溶剂，涂装成膜后溶剂挥发到大气中，既浪费了资源和能源，又造成了污染，这是当前涂料行业节能减排急需解决的问题。

(三)发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种有机溶剂含量少，固含量高的高固低粘环保型醇酸树脂及其制备方法。

所述的高固低粘环保型醇酸树脂，所述醇酸树脂的酸值≤10mg KOH/g，不挥发份为63～67％，粘度为50～110秒/25℃；所述醇酸树脂由下述步骤制备而得：在有机锡催化剂催化下，对苯二甲酸、碘值＞120的油酸、松香、甘油在回流溶剂中逐步升温进行酯化反应，反应完毕后降温，调节不挥发份及粘度即得最终产物；所述对苯二甲酸、油酸、松香、甘油、有机锡催化剂、回流溶剂的重量比为10～20∶20～30∶12～18∶10～15∶0.10～0.20∶1.0～5.0。

除非特别指明，本发明所述的粘度以涂1#杯计。

优选地，所述对苯二甲酸、油酸、松香、甘油、有机锡催化剂、回流溶剂的重量比为13～16∶23～26∶16～17∶11～12∶0.13～0.15∶2.0～4.0。

优选地，所述的油酸为大豆油酸。大豆油酸来源广泛，且价格较低，能够较好的保证树脂性能。当然，在碘值大于120的前提下，可用地沟油、泔水油和豆油脚(豆油加工中产生的副产品)水解加工成的油酸代替大豆油酸，这样又能大大地降低原料成本。

本发明中的甘油来源稳定，相对三羟甲基丙烷、季戊四醇等较常用的醇类价格低，而且树脂溶解性好，分子式有两个伯醇，一个仲醇，化学反应活性不同，可使聚合物的分子量分布在较窄的范围内且有较好的溶解性，能够较好地保证树脂高固低粘。

本发明中的松香是从松树分泌出来的粘稠液体中加以蒸馏而得到的一种天然树脂，它的主要成分为松香酸，是个链终结剂，松香能使醇酸树脂极易溶于200#汽油等脂肪烃溶剂，增加漆膜的附着力，减少漆膜起皱，提高漆膜的耐水性，耐碱性和光泽，降低粘度；同时漆膜释放溶剂较快，干率提高，干透加快，对漆膜硬度也有一定提高。

在制造醇酸树脂时，绝大多数用邻苯二甲酸酐，因供求关系等方面的因素，近些年来一直在高价位徘徊，且由于其邻位羧基能生成闭环内酯，所以有生成一定数量的低分子量树脂的趋势，使聚合物分子分布较宽。而对苯二甲酸虽然反应温度比较高，但市场供应量巨大，价格稳定，也可以用来生产涤纶等化纤产品。一些化纤厂回收的粗对苯二甲酸(通过对碱减量废水的酸析处理)也可作为树脂合成原料，既降低了生产成本，也有利于化纤厂的清洁生产，具有一定的社会效益。

加入催化剂目的是加快反应速度，缩短酯化反应时间且反应完全；降低反应温度，使树脂分子呈分布较窄，且粘度比较低。酯化反应常用的有钛酸酯类、强酸、有机锡类等催化剂，因钛酸酯遇水易分解，强酸腐蚀强，因此选择有机锡类催化剂。

本发明在反应过程中逐步升温，进行多次中间保温，一方面是为了减少原材料损失；另一方面是为了使合成的树脂的分子量分布较窄，且粘度较低。

本发明的合成过程中主要是通过酸值和粘度来控制的。酸值为涂料行业中常用术语，在醇酸树脂合成中用来指示树脂的反应进行程度。酸值越低，标志着反应进行越完全，但考虑到树脂的制漆性能与存储性，酸值控制在10以下。粘度在醇酸树脂合成中用来指示树脂的缩聚程度或分子量大小的分布情况，涂1#杯及格氏管均是涂料行业中用来测粘度的常用工具，经过多次的制漆实验，醇酸树脂在不挥发份为65％±2情况下，粘度(涂1#杯)在50～110秒/25℃能保证漆膜性能，如粘度太低则漆膜干燥缓慢，太高则需要加入更多的溶剂来保证油漆的施工，这里的不挥发份也是涂料行业中常用术语。

优选地，所述酯化反应中还加入顺丁烯二酸酐作为树脂保色剂，顺丁烯二酸酐用量占反应体系重量的0.2～0.8％。

由于顺丁烯二酸酐较易和松香先进行双烯加成反应，使得松香酸的双键数量减少，降低了漆膜氧化速度，从而可以改善由松香引起的漆膜泛黄性。

优选地，反应完毕后采用200#汽油调节反应体系不挥发份及粘度，汽油用量占反应体系重量的30～70％。

优选地，所述的回流溶剂为二甲苯，所述的有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡。

上述高固低粘环保型醇酸树脂的制备方法，包括下述步骤：在有机锡催化剂催化下，对苯二甲酸、碘值＞120的油酸、松香、甘油在回流溶剂中逐步升温进行酯化反应，反应完毕后降温，调节不挥发份及粘度即得最终产物；所述对苯二甲酸、油酸、松香、甘油、有机锡催化剂、回流溶剂的重量比为10～20∶20～30∶12～18∶10～15∶0.10～0.20∶1.0～5.0。

优选地，所述对苯二甲酸、油酸、松香、甘油、有机锡催化剂、回流溶剂的重量比为13～16∶23～26∶16～17∶11～12∶0.13～0.15∶2.0～4.0。

优选地，所述酯化反应中还加入顺丁烯二酸酐作为树脂保色剂，顺丁烯二酸酐用量占反应体系重量的0.2～0.8％；采用200#汽油调节反应体系不挥发份及粘度，汽油用量占反应体系重量的30～70％。

优选地，所述的油酸为大豆油酸，所述的回流溶剂为二甲苯，所述的有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡。

优选地，所述的制备方法包括下述步骤：

(1)将大豆油酸、甘油、对苯二甲酸和有机锡催化剂加入反应釜，升温搅拌，升至120℃分两批加入松香，完全溶解后，升温至140℃加顺丁烯二酸酐，升温至155℃加入回流二甲苯；

(2)缓慢升温至170±2℃保温0.5小时，继续升温至180±2℃保温1小时，再升温至200±2℃保温1小时，升温至210±2℃保温0.5小时，升温至220±2℃保温1小时，最后升温到235～240℃保温2小时后，开始取样检验，当酸值≤10mgKOH/g，粘度(格氏管)10-17秒/25℃，反应结束，降温；

(3)降温至190℃以下，加入冲釜200#汽油，搅拌均匀后抽入对稀釜；

(4)出料完毕，加入洗釜200#汽油，搅匀洗釜后，抽入对稀釜；

(5)对稀釜内预先加入200#汽油，搅匀，调节不挥发份及粘度至合格，过滤包装。

本发明的醇酸树脂有益效果在于：

1、高固低粘，不挥发份可达到65％。在相同粘度下，高于389树脂10％(389树脂为一种常用的醇酸树脂牌号，不挥发份为55％)。

2、常温自干型，制漆后干燥迅速，符合产品要求。

3、制漆后各项性能符合生产高固体含量涂料要求。

4、在原料成本上，与目前生产的常规389树脂相比有较大下降。

5、因树脂的粘度较低，制漆时可配成较高固体含量的漆料，因而相应减少了有机溶剂的用量，既达到了节能减排，又降低了成本。

(四)具体实施方式

下面通过实施例对本发明作优选地具体的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1醇酸树脂的制备

(1)将大豆油酸25Kg、甘油12Kg、对苯二甲酸15Kg和有机锡催化剂0.15Kg加入反应釜，升温搅拌，升至120℃分两批加入松香16Kg，完全溶解后，升温至140℃加顺丁烯二酸酐0.4Kg，升温至155℃加入回流二甲苯3.0Kg；

(2)缓慢升温至170±2℃保温0.5小时，继续升温至180±2℃保温1小时，再升温至200±2℃保温1小时，升温至210±2℃保温0.5小时，升温至220±2℃保温1小时，最后升温到235～240℃保温2小时后，开始取样检验，当酸值≤10mgKOH/g，粘度(格氏管)10-17秒/25℃，降温；

(3)降温至190℃以下，加入冲釜200#汽油10Kg，搅拌均匀后抽入对稀釜；

(4)出料完毕，加入洗釜200#汽油10Kg，搅匀洗釜后，抽入对稀釜；

(5)对稀釜内预先加入200#汽油10Kg，搅匀，调节不挥发份及粘度至合格，过滤包装。

实施例2醇酸树脂的制备

(1)将大豆油酸28Kg、甘油15Kg、对苯二甲酸12Kg和有机锡催化剂0.15Kg加入反应釜，升温搅拌，升至120℃分两批加入松香13Kg，完全溶解后，升温至140℃加顺丁烯二酸酐0.5Kg，升温至155℃加入回流二甲苯2.5Kg；

(2)缓慢升温至170±2℃保温0.5小时，继续升温至180±2℃保温1小时，再升温至200±2℃保温1小时，升温至210±2℃保温0.5小时，升温至220±2℃保温1小时，最后升温到235～240℃保温2小时后，开始取样检验，当酸值≤10mgKOH/g，粘度(格氏管)10-17秒/25℃，降温；

(3)降温至190℃以下，加入冲釜200#汽油20Kg，搅拌均匀后抽入对稀釜；

(4)出料完毕，加入洗釜200#汽油10Kg，搅匀洗釜后，抽入对稀釜；

(5)对稀釜内预先加入对稀200#汽油10Kg，搅匀，调节不挥发份及粘度至合格，过滤包装。

实施例3醇酸树脂的制备

(1)将大豆油酸22Kg、甘油11Kg、对苯二甲酸16Kg和有机锡催化剂0.19Kg加入反应釜，升温搅拌，升至120℃分两批加入松香16Kg，完全溶解后，升温至140℃加顺丁烯二酸酐0.5Kg，升温至155℃加入回流二甲苯3.0Kg；

(2)缓慢升温至170±2℃保温0.5小时，继续升温至180±2℃保温1小时，再升温至200±2℃保温1小时，升温至210±2℃保温0.5小时，升温至220±2℃保温1小时，最后升温到235～240℃保温2小时后，开始取样检验，当酸值≤10mgKOH/g，粘度(格氏管)10-17秒/25℃，降温；

(3)降温至190℃以下，加入冲釜200#汽油15Kg，搅拌均匀后抽入对稀釜；

(4)出料完毕，加入洗釜200#汽油10Kg，搅匀洗釜后，抽入对稀釜；

(5)对稀釜内预先加入200#汽油10Kg，搅匀，调节不挥发份及粘度至合格，过滤包装。

实施例4应用例

1、中灰钢结构专用面漆配方

上述配方中除实施例1醇酸树脂外，其它成份均可通过商业途径购得。

2、性能测试

由中灰钢结构面漆的测试结果表明，本发明树脂应用于醇酸树脂漆可制得高固体含量涂料，性能达到标准要求。

Claims (10)

1.一种高固低粘环保型醇酸树脂，其特征在于所述醇酸树脂的酸值≤10mgKOH/g，不挥发份为63～67％，以涂1#杯计粘度为50～110秒/25℃；所述醇酸树脂由下述步骤制备而得：在有机锡催化剂催化下，对苯二甲酸、碘值＞120的油酸、松香、甘油在回流溶剂中逐步升温进行酯化反应，反应完毕后降温，调节不挥发份及粘度即得最终产物；所述对苯二甲酸、油酸、松香、甘油、有机锡催化剂、回流溶剂的重量比为10～20∶20～30∶12～18∶10～15∶0.10～0.20∶1.0～5.0。

2.根据权利要求1所述的高固低粘环保型醇酸树脂，其特征在于所述对苯二甲酸、油酸、松香、甘油、有机锡催化剂、回流溶剂的重量比为13～16∶23～26∶16～17∶11～12∶0.13～0.15∶2.0～4.0。

3.根据权利要求1或2所述的高固低粘环保型醇酸树脂，其特征在于所述的油酸为大豆油酸。

4.根据权利要求1或2所述的高固低粘环保型醇酸树脂，其特征在于所述酯化反应中还加入顺丁烯二酸酐作为树脂保色剂，顺丁烯二酸酐用量占反应体系重量的0.2～0.8％；反应完毕后采用200#汽油调节反应体系中的不挥发份及粘度，汽油用量占反应体系重量的30～70％。

5.根据权利要求1或2所述的高固低粘环保型醇酸树脂，其特征在于所述的回流溶剂为二甲苯，所述的有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡。

6.一种权利要求1所述高固低粘环保型醇酸树脂的制备方法，包括下述步骤：在有机锡催化剂催化下，对苯二甲酸、碘值＞120的油酸、松香、甘油在回流溶剂中逐步升温进行酯化反应，反应完毕后降温，调节不挥发份及粘度即得最终产物；所述对苯二甲酸、油酸、松香、甘油、有机锡催化剂、回流溶剂的重量比为10～20∶20～30∶12～18∶10～15∶0.10～0.20∶1.0～5.0。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述对苯二甲酸、油酸、松香、甘油、有机锡催化剂、回流溶剂的重量比为13～16∶23～26∶16～17∶11～12∶0.13～0.15∶2.0～4.0。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于所述酯化反应中还加入顺丁烯二酸酐作为树脂保色剂，顺丁烯二酸酐用量占反应体系重量的0.2～0.8％；反应完毕后采用200#汽油调节反应体系不挥发份及粘度，汽油用量占反应体系重量的30～70％。

9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于所述的油酸为大豆油酸，所述的回流溶剂为二甲苯，所述的有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)将大豆油酸、甘油、对苯二甲酸和有机锡催化剂加入反应釜，升温搅拌，升至120℃分两批加入松香，完全溶解后，升温至140℃加顺丁烯二酸酐，升温至155℃加入回流二甲苯；

(2)缓慢升温至170±2℃保温0.5小时，继续升温至180±2℃保温1小时，再升温至200±2℃保温1小时，升温至210±2℃保温0.5小时，升温至220±2℃保温1小时，最后升温到235～240℃保温2小时后，开始取样检验，当酸值≤10mgKOH/g，格氏管粘度10-17秒/25℃，反应结束，降温；

(3)降温至190℃以下，加入冲釜200#汽油，搅拌均匀后抽入对稀釜；

(4)出料完毕，加入洗釜200#汽油，搅匀洗釜后，抽入对稀釜；

(5)对稀釜内预先加入200#汽油，搅匀，调节不挥发份及粘度至合格，过滤包装。