CN102002150B - 卷材涂料用水性聚酯树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卷材涂料用水性聚酯树脂及其制备方法，该卷材涂料用水性聚酯树脂，按重量份数计，由以下组分通过反应聚合而成：间苯二甲酸40-42份、己二酸11-12份、新戊二醇33-35份、乙二醇5-6份、二丁基氧化锡0.05-0.08份、偏苯三酸酐8-9份、乙二醇丁醚4-6份、去离子水110-135份。利用本发明的水性聚酯树脂，制备出的底漆，对金属基材具有优良的附着力，优异的抗腐蚀性及耐化学性；制备出的背面漆，具有良好的防腐蚀性、抗划伤性、抗粘连性和加工性，并具有优异的绕曲性；制备出的面漆，具有优异的成型加工性、装饰性和耐候性。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性聚酯树脂及其制备方法，尤其涉及一种卷材涂料用水性聚酯树脂及其制备方法。
背景技术
预涂卷材涂料是用于涂覆钢板、铝板表面，制成预涂卷材而使用的一种专用涂料，又可称作彩色钢板。用户可以直接将它加工成型，做成各种产品或部件，而不需要进行涂装，大大简化了金属薄板制品的生产工艺。
该涂料早在20世纪20年代就已投入市场。二战之后，建筑业蓬勃发展，预涂卷材由于质轻、性优、价廉而获得广泛应用。随着技术的进步，其应用面愈来愈广，诸如船舶内部装饰、家用电器、家具、内外建筑等领域都先后采用了卷材涂料。在国外已成为很大的产业，国内近几年发展极为迅速。
预涂卷材涂料与普通工业用涂料不同，它除了满足一般性能要求外，还需要满足预涂卷材的生产工艺及加工使用两方面的特性。一是涂装生产线的工艺是快速辊涂施工，为保证涂膜厚度及流平性，故要求有一定的施工粘度和涂料固体含量，二是涂装面积大，涂膜薄，一般低于20微米。基于上述特性，对于涂料的性能方面要求高于普通工业用涂料，还应该具有优良的流平性和消泡性，否则很容易产生针孔、缩孔、拉条、气泡和流平性不好的弊病。
水性预涂卷材涂料的主要成膜物质成分是水性聚酯树脂，该成分决定着成膜后的关键性指标。因此，选择制备一种性能优异、适合水性预涂卷材涂料用的水性聚酯树脂就变得尤为重要。
水性聚酯树脂作为一种环保型涂料是当前涂料研究和开发的热点之一。常用聚酯树脂水性化的途径有三：(1)使聚酯树脂成盐溶于水(2)利用聚酯树脂骨架结构中的-OH或醚键等亲水基因使树脂溶于水(3)依靠表面活性剂增溶而溶于水。前两种途径制造的一般是双组份水性树脂，用于涂料中需加入一定量固化剂、催化剂等加速涂料的成膜干燥，而后一种途径制造的乳液为单组份，不需要加入固化剂等，应用方便。
水性预涂卷材涂料，根据应用特点，应该包括底漆、背面漆和面漆，这三种涂料虽然不同类别，涂覆在金属薄板上发挥着不同的功能，保证预涂卷材板的不同要求，但其成膜物质最好采用相同配方的水性聚酯树脂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种卷材涂料用水性聚酯树脂。
本发明所要解决的技术问题之二是提供上述卷材涂料用水性聚酯树脂的制备方法。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种卷材涂料用水性聚酯树脂，按重量份数计，由以下组分通过反应聚合而成：
间苯二甲酸 40-42份
己二酸 11-12份
新戊二醇 33-35份
乙二醇 5-6份
二丁基氧化锡 0.05-0.08份
偏苯三酸酐 8-9份
乙二醇丁醚 4-6份
去离子水 110-135份。
本发明还提供了上述卷材涂料用水性聚酯树脂的制备方法，由下述步骤组成：
将间苯二甲酸40-42份、己二酸11-12份、新戊二醇33-35份、乙二醇5-6份加入到反应釜中，再加入二丁基氧化锡0.05-0.08份，缓慢升温至物料融化，搅拌，控制升温速度，使反应缓慢进行，最终温度控制在215-225℃；
降温至210℃，加入偏苯三酸酐8-9份，继续降温，并在190-200℃下继续反应，控制在酸价值在65-75mgKOH/g；降温，用氨水中和，控制PH值为7-7.5，加入乙二醇丁醚4-6份，再用去离子水110-135份进行稀释，制得本发明的水性聚酯树脂。
水性聚酯树脂，由多元醇及多元酸经缩聚反应而成的高分子聚合物。它可以采用不同的酸和醇组合成不同性质的高分子聚合物。所以它的性能由软到硬，可以自由调节的。因此，可以制成不同性能的产品，适应不同涂装制品的要求。
本发明的水性聚酯树脂，采用丙烯酸树脂、甲醚化氨基树脂和环氧树脂组成基本成膜物质，环氧树脂具有很好的附着力及防腐性，丙烯酸树脂具有很好的综合性，如良好的附着力和加工性，可以改变环氧树脂的脆性，甲醚化氨基树脂可以作为其他两个树脂的交联剂，固化成性能全面的涂膜。
本发明的水性聚酯树脂的质量指标如下：
颜色 铁钴比色计 ≤2
酸价mgKOH/g 65-75
固体含量％ 38-52
外观 透明无杂质。
利用本发明的水性聚酯树脂，制备出的水性预涂卷材涂料底漆，对金属基材具有优良的附着力，优异的抗腐蚀性及耐化学性；制备出的水性预涂卷材涂料背面漆，具有良好的防腐蚀性、抗划伤性、抗粘连性和加工性，并具有优异的绕曲性；制备出的水性预涂卷材涂料面漆，具有优异的成型加工性、装饰性和耐候性。
具体实施方式
实施例1
将间苯二甲酸41份、己二酸11份、新戊二醇34份、乙二醇5份一起加入到装有搅拌机、分馏柱和冷凝器的反应釜中，再加入催化剂二丁基氧化锡(PC-4100)0.07份，加盖密闭，加热至物料熔化，待物料熔化后，开动电动搅拌机，反应釜内温度逐步上升，至釜内温度到达150℃时，要控制好升温速度，一般控制在每小时上升10℃，保持匀速上升，待釜内温度达到220℃时，为缩聚反应温度，保持反应，使反应物料反应出水，并使反应物料逐步达到透明、无颗粒为第一步结束，此阶段釜内温度最高不超过230℃，分馏柱塔顶温度不超过102℃，第一阶段结束后，稍微降温，釜内温度达210℃，加入偏苯三酸酐8份，并在190-200温度下继续反应脱水，并取样测定酸价，应控制在酸价值在65-75mgKOH/g为终点，停止加热，用氨水中和，并测定反应物料的PH值为7-7.5范围，加入成膜助溶剂乙二醇丁醚5份，再用去离子水110份，稀释到固体含量45％的树脂液，通过过滤净化成透明无机械杂质的水性聚酯树脂。
实施例2
一种水性预涂卷材涂料底漆，由下述组分按重量份数比组成：
实施例1所制备的水性聚酯树脂 45.4份
锐钛型钛白粉 10份
EFKA-4540润湿分散剂 0.4份
硫酸钡 5份
Resimene 747甲醚化氨基树脂 5份
环氧树脂604 4份
N-5225催化剂 0.4份
乙二醇丁醚 5份
锌铬黄 9份
去离子水 15.8份。
将水性聚酯树脂与EFKA-4540润湿分散剂加入混合釜中，搅拌混合，再加入锐钛型钛白粉、硫酸钡、锌铬黄，根据色浆的粘度加入去离子水，以适合砂磨、研磨为宜，最后用高速搅拌机快速搅拌，使物料充分混合，达到无明显干粉存在，即为终点。然后将搅拌均匀的色浆在砂磨机中打磨，进料速度应均匀流量，在打磨时，要同时冷却，使物料温度不超过55℃，打磨的细度应在20微米以下，即为终点。色浆细度达到要求后，抽入制漆釜内，再加入Resimene 747甲醚化氨基树脂、环氧树脂604、成膜助溶剂乙二醇丁醚、N-5225催化剂，最后用去离子水调整粘度，待颜色符合标准后，通过性能测试后，各项合格，物料通过过滤净化，最后包装制得产品。
本实施例的水性预涂卷材涂料底漆，对金属基材具有优良的附着力，优异的抗腐蚀性及耐化学性。
实施例3：
一种水性预涂卷材涂料背面漆，由下述组分按重量份数比组成：
实施例1所制备的水性聚酯树脂 45.8份
锐钛型钛白粉 26份
EFKA-4540润湿分散剂 0.5份
Resimene 747甲醚化氨基树脂 6.2份
环氧树脂604 7份
N-5225催化剂 0.4份
乙二醇丁醚 5份
EFKA-3772流平剂 0.3份
去离子水 88份
将水性聚酯树脂与EFKA-4540润湿分散剂加入混合釜中，搅拌混合，再加入锐钛型钛白粉，根据色浆的粘度加入去离子水，以适合砂磨、研磨为宜，最后用高速搅拌机快速搅拌，使物料充分混合，达到无明显干粉存在，即为终点。然后将搅拌均匀的色浆在砂磨机中打磨，进料速度应均匀流量，在打磨时，要同时冷却，使物料温度不超过55℃，打磨的细度应在15微米以下，即为终点。色浆细度达到要求后，抽入制漆釜内，再加入Resimene 747甲醚化氨基树脂、环氧树脂604、成膜助溶剂乙二醇丁醚、N-5225催化剂、EFKA-3772流平剂，最后用去离子水调整粘度，待颜色符合标准后，通过性能测试后，各项合格，物料通过过滤净化，最后包装制得产品。
本实施例的水性预涂卷材涂料背面漆，具有良好的防腐蚀性、抗划伤性、抗粘连性和加工性，并具有优异的绕曲性。
实施例4
一种水性预涂卷材涂料面漆，由下述组分按重量份数比组成：
实施例1所制备的水性聚酯树脂 60份
金红石型钛白粉 20份
酞青蓝(BGS型) 4.0份
EFKA-4540分散剂 0.2份
Resimene 747甲醚化氨基树脂 6份
C-807消光粉 2份
水性蜡粉 0.5份
N-5225催化剂 0.5份
锶铬黄 5份
乙二醇丁醚 6份
EFKA-3772流平剂 0.2份
去离子水 8份。
将水性聚酯树脂与EFKA-4540润湿分散剂加入混合釜中，搅拌混合，再加入金红石型钛白粉、酞青蓝(BGS型)、锶铬黄、C-807消光粉和水性蜡粉，根据色浆的粘度加入去离子水，以适合砂磨、研磨为宜，最后用高速搅拌机快速搅拌，使物料充分混合，达到无明显干粉存在，即为终点。然后将搅拌均匀的色浆在砂磨机中打磨，进料速度应均匀流量，在打磨时，要同时冷却，使物料温度不超过55℃，打磨的细度应在20微米以下，即为终点。色浆细度达到要求后，抽入制漆釜内，再加入Resimene 747甲醚化氨基树脂、成膜助溶剂乙二醇丁醚、N-5225催化剂、EFKA-3772流平剂，最后用去离子水调整粘度，待颜色符合标准后，通过性能测试后，各项合格，物料通过过滤净化，最后包装制得产品。
本实施例的水性预涂卷材涂料面漆，具有优异的成型加工性、装饰性和耐候性。
毫无疑问，本发明，还可以具有多种变换及改型，并不限于上述实施方式的具体实施例。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
Claims (2)
1.一种卷材涂料用水性聚酯树脂的制备方法，其特征在于，由下述步骤组成：
将间苯二甲酸40-42份、己二酸11-12份、新戊二醇33-35份、乙二醇5-6份加入到反应釜中，再加入二丁基氧化锡0.05-0.08份，缓慢升温至物料融化，搅拌，控制升温速度，使反应缓慢进行，最终温度控制在215-225℃；
降温至210℃，加入偏苯三酸酐8-9份，继续降温，在190-200℃下继续反应，控制酸价在65-75mgKOH/g；降温，用氨水中和，控制PH值为7-7.5，加入乙二醇丁醚4-6份，再用去离子水110-135份进行稀释。
2.一种如权利要求1所述的制备方法制得的卷材涂料用水性聚酯树脂，其特征在于，按重量份数计，由以下组分通过反应聚合而成：
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