CN101445593A - 一种水性短油度醇酸树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性短油度醇酸树脂及其制备方法，该制备方法为：首先以15.5～19.5％的脂肪酸、14～18％的多元醇、13～18％的对苯二甲酸，外加0.05～0.2％的液体丁基锡催化剂于220～230℃进行酯化反应，至酸值10mgKOH/g以下，再加入3～5％的酸酐，于170～180℃继续进行酯化反应直至酸值45～55mgKOH/g，粘度合格，然后降温，加入助溶剂、中和剂以及去离子水搅拌均匀即得到成品。本发明在树脂合成过程中采用液体丁基锡催化剂，可避免粉状丁基锡催化剂的毒化失效，使得反应更加平稳、完全。以价格较低的对苯二甲酸代替价格较贵的其它多元酸，使漆膜性能有较大的提高，并且成本降低很多。
Description
技术领域
本发明涉及一种与氨基树脂配套用于装饰保护涂装领域的水性短油度醇酸树脂，以及该树脂的制备方法。
背景技术
传统的涂料大多是溶剂型的，其中含有大量的有机溶剂，这些溶剂在施工时挥发到大气中，对人体和环境造成了严重的危害。随着世界各国环保要求的日益严格，开发水性涂料替代溶剂型涂料是大势所趋。溶剂型醇酸树脂涂料以其优良的综合性能，在传统涂料领域一直占有相当的比重。因此水性醇酸树脂涂料也就首当其冲的成为涂料行业水性化的一个重要方向。
传统醇酸氨基烘漆在涂料领域中占有重要的市场份额，因它具有诸多优异特性，如色泽浅、硬度高、光泽高、丰满度好、附着力好、优良的柔韧性及抗冲击性能等，因而广泛用于汽车、家电等金属制品的装饰保护涂装。而水性醇酸氨基烘漆节省了大量的有机溶剂，达到低VOC(volatileorganic compounds挥发性有机化合物)的环保要求，同时还保持溶剂型醇酸氨基烘漆的优良性能。因此其不仅会带来好的环境效益，同时也将带来巨大的经济效益。中国专利200710022330.0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。该发明的优点在于漆膜机械强度高，耐腐蚀性强，耐候性好。缺点是漆膜的耐水解稳定性、柔韧性、冲击强度一般，且成本较贵。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种成本较低，与氨基树脂配套制得的漆膜的耐水解稳定性、硬度、柔韧性、冲击强度等性能都更好的水性短油度醇酸树脂。
其所述的水性短油度醇酸树脂，包括以下组合及含量：
组份 含量/％(wt)
脂肪酸 15.5～19.5％
多元醇 14～18％
对苯二甲酸 13～18％
酸酐 3～5％
液体丁基锡催化剂 0.05～0.2％
助溶剂 10～20％
中和剂 3～5％
去离子水 25～35％
其中脂肪酸为椰子油酸、月桂酸、蓖麻油酸中的一种或几种；其中多元醇为三羟甲基丙烷、季戊四醇、新戊二醇中的一种或几种；其中酸酐为偏苯三酸酐或偏苯三酸酐与顺酐的混合物；其中助溶剂为乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、仲丁醇、异丁醇、异丙醇中的一种或几种；其中中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一种或几种；其中水为去离子水。
上述水性短油度醇酸树脂的制备方法包括以下步骤：首先以15.5～19.5％的脂肪酸、14～18％的多元醇、13～18％的对苯二甲酸，外加0.05～0.2％的液体丁基锡催化剂于220～230℃进行酯化反应，至酸值10mgKOH/g以下，再加入3～5％的酸酐，于170～180℃继续进行酯化反应直至酸值45～55mgKOH/g，粘度合格，然后降温，加入10～20％的助溶剂、3～5％的中和剂以及25～35％的去离子水搅拌均匀即得到成品。
本发明在树脂合成过程中采用液体丁基锡催化剂，这样可以避免粉状丁基锡催化剂的毒化失效，从而使得合成反应更加平稳、完全。
此外，本发明以价格较低的对苯二甲酸代替价格较贵的间苯二甲酸或苯酐等多元酸，使漆膜的硬度、冲击强度、附着力、柔韧性、耐水解稳定性等都有较大的提高，并且成本降低很多。
具体实施方式
以下实施例含量均为重量百分比。
实施例1：将17.88％的椰子油脂肪酸、16.79％的三羟甲基丙烷、13.99％的对苯二甲酸，外加0.1％的液体丁基锡催化剂，投入不锈钢反应釜中，封好投料口，打开放空阀，升温搅拌。升温至170℃时开始出水，然后继续升温至220～230℃并保温反应2～4h，直至酸值10mgKOH/g以下，然后降温至175℃，加入3.64％的偏酐，保温170～180℃之间进行酯化反应，直至酸值45～55mgKOH/g，格式粘度12～20s，然后降温，加入15.90％的乙二醇丁醚、3.78％的二甲基乙醇胺以及27.92％的去离子水搅拌均匀。整个过程大概需要10～15h。
实施例2：将15.58％的椰子油脂肪酸、17.44％的三羟甲基丙烷、15.74％的对苯二甲酸，外加0.1％的液体丁基锡催化剂，投入不锈钢反应釜中，封好投料口，打开放空阀，升温搅拌。升温至170℃时开始出水，然后继续升温至220～230℃并保温反应2～4h，直至酸值10mgKOH/g以下，然后降温至175℃，加入2.95％的偏酐、0.68％的顺酐，保温170～180℃之间进行酯化反应，直至酸值45～55mgKOH/g，格式粘度12～25s，然后降温，加入10.25％的丙二醇甲醚、3.36％的二甲基乙醇胺以及33.9％的去离子水搅拌均匀。整个过程大概需要10～15h。
实施例3：将17.04％的椰子油脂肪酸、14.53％的季戊四醇、17.22％的对苯二甲酸，外加0.1％的液体丁基锡催化剂，投入不锈钢反应釜中，封好投料口，打开放空阀，升温搅拌。升温至170℃时开始出水，然后继续升温至220～230℃并保温反应2～4h，直至酸值10mgKOH/g以下，然后降温至175℃，加入3.82％的偏酐，保温170～180℃之间进行酯化反应，直至酸值45～55mgKOH/g，格式粘度15～30s，然后降温，加入7.90％的丙二醇甲醚、7.90％的异丙醇、3.60％的二甲基乙醇胺以及27.89％的去离子水搅拌均匀。整个过程大概需要10～15h。
实施例4：将16.30％的椰子油脂肪酸、9.85％的季戊四醇、6.19％的新戊二醇、16.47％的对苯二甲酸，外加0.1％的液体丁基锡催化剂，投入不锈钢反应釜中，封好投料口，打开放空阀，升温搅拌。升温至170℃时开始出水，然后继续升温至220～230℃并保温反应2～4h，直至酸值10mgKOH/g以下，然后降温至175℃，加入3.59％的偏酐，保温170～180℃之间进行酯化反应，直至酸值45～55mgKOH/g，格式粘度15～25s，然后降温，加入11.45％的乙二醇丁醚、7.63％的异丁醇、3.42％的二甲基乙醇胺以及25％的去离子水搅拌均匀。整个过程大概需要10～15h。
实施例5：将17.60％的月桂酸、16.94％的三羟甲基丙烷、14.11％的对苯二甲酸，外加0.1％的液体丁基锡催化剂，投入不锈钢反应釜中，封好投料口，打开放空阀，升温搅拌。升温至170℃时开始出水，然后继续升温至220～230℃并保温反应2～4h，直至酸值10mgKOH/g以下，然后降温至175℃，加入3.67％的偏酐，保温170～180℃之间进行酯化反应，直至酸值45～55mgKOH/g，格式粘度12～25s，然后降温，加入9.54％的乙二醇丁醚、6.36％的仲丁醇、3.40％的二甲基乙醇胺以及28.28％的去离子水搅拌均匀。整个过程大概需要10～15h。
实施例6：将19.09％的蓖麻油脂肪酸、16.44％的三羟甲基丙烷、13.31％的对苯二甲酸，外加0.1％的液体丁基锡催化剂，投入不锈钢反应釜中，封好投料口，打开放空阀，升温搅拌。升温至170℃时开始出水，然后继续升温至220～230℃并保温反应2～4h，直至酸值10mgKOH/g以下，然后降温至175℃，加入3.17％的偏酐，保温170～180℃之间进行酯化反应，直至酸值45～55mgKOH/g，格式粘度12～25s，然后降温，加入16.00％的乙二醇丁醚、1.50％的三乙胺、2.49％的氨水以及27.90％的去离子水搅拌均匀。整个过程大概需要10～15h。
本发明所制得水性短油度醇酸树脂及其成漆技术指标如下表1、2。
表1 本发明各水性醇酸树脂技术指标
表2 本发明各水性醇酸氨基烘烤清漆技术指标
说明：其中5717是我公司的一种水性氨基树脂(能与水性羟基树脂配套制备烤漆)；表2各实施例的水性醇酸树脂与5717的配比均为2.5:1。
Claims (12)
1、一种水性短油度醇酸树脂，其特征在于包括以下组分及含量：
组份 含量/％(wt)
脂肪酸 15.5～19.5％
多元醇 14～18％
对苯二甲酸 13～18％
酸酐 3～5％
液体丁基锡催化剂 0.05～0.2％
助溶剂 10～20％
中和剂 3～5％
去离子水 25～35％。
2、根据权利要求1所述的水性短油度醇酸树脂，其特征在于：脂肪酸为椰子油酸、月桂酸、蓖麻油酸中的一种或几种。
3、根据权利要求1或2所述的水性短油度醇酸树脂，其特征在于：多元醇为三羟甲基丙烷、季戊四醇、新戊二醇中的一种或几种。
4、根据权利要求1或2所述的水性短油度醇酸树脂，其特征在于：酸酐为偏苯三酸酐或偏苯三酸酐与顺酐的混合物。
5、根据权利要求1或2所述的水性短油度醇酸树脂，其特征在于：助溶剂为乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、仲丁醇、异丁醇、异丙醇中的一种或几种。
6、根据权利要求1或2所述的水性短油度醇酸树脂，其特征在于：中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一种或几种。
7、权利要求1所述的水性短油度醇酸树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：先以15.5～19.5％的脂肪酸、14～18％的多元醇、13～18％的对苯二甲酸，外加0.05～0.2％的液体丁基锡催化剂于220～230℃进行酯化反应，至酸值10mgKOH/g以下，再加入3～5％的酸酐，于170～180℃继续进行酯化反应直至酸值45～55mgKOH/g，粘度合格，然后降温，加入10～20％的助溶剂、3～5％的中和剂以及25～35％的去离子水搅拌均匀即得到成品。
8、根据权利要求7所述的水性短油度醇酸树脂的制备方法，其特征在于：脂肪酸为椰子油酸、月桂酸、蓖麻油酸中的一种或几种。
9、根据权利要求7或8所述的水性短油度醇酸树脂的制备方法，其特征在于：多元醇为三羟甲基丙烷、季戊四醇、新戊二醇中的一种或几种。
10、根据权利要求7或8所述的水性短油度醇酸树脂的制备方法，其特征在于：酸酐为偏苯三酸酐或偏苯三酸酐与顺酐的混合物。
11、根据权利要求7或8所述的水性短油度醇酸树脂的制备方法，其特征在于：助溶剂为乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、仲丁醇、异丁醇、异丙醇中的一种或几种。
12、根据权利要求7或8所述的水性短油度醇酸树脂的制备方法，其特征在于：中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一种或几种。
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