CN102863879B

CN102863879B - 一种水性三组分聚酯漆及其制备方法

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Publication number: CN102863879B
Application number: CN201110185987.5A
Authority: CN
Inventors: 郑伟洲; 张�诚
Original assignee: FOSHAN HAITE CHEMICAL TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: Guangdong Hite Material Co. Ltd.
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2031-07-05
Also published as: CN102863879A

Abstract

本发明公开了一种水性三组分聚酯漆，所述水性三组分聚酯漆包括基础漆、固化剂、固化促进剂，所述固化剂为脂肪族二异氰酸酯，所述固化促进剂为辛酸亚锡；所述基础漆、固化剂、固化促进剂的配比为100:2~35:0.1~8。相应地，本发明还公开了水性三组分聚酯漆的制备方法，包括：制备水性饱和聚酯树脂、基础漆和水性三组分聚酯漆。采用本发明，所述水性三组分聚酯漆除了具有低温成膜性好、抗冻、抗黄变、抗粘连、抗冲击、耐水耐高温、耐化学、阻燃性好等优点，还具备无挥发性的苯、二甲苯、甲醛、酯类、酮类等成分和有害重金属元素，环保无毒，为新一代绿色环保涂料。

Description

一种水性三组分聚酯漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工涂料领域，特别涉及一种水性三组分聚酯漆及其制备方法。

背景技术

聚酯漆是用聚酯树脂为成膜物，制成的清漆和磁漆。20世纪90年代，聚酯漆传入我国，很快取代了其他品种的清漆，成为家具生产用的主要油漆。目前涂料市场上主要有水性漆和聚酯漆(油性漆)两种类型。水性漆采用水为溶剂，而聚酯漆采用甲苯、二甲苯、醋类、酮类等为溶剂。在性能上，聚酯漆具有坚硬耐磨、丰满度高、耐干耐湿热、耐酸碱和多种溶剂及化学药品、绝缘性能高等优点。另外，水性漆达到最高硬度的时间为20天以上，一般要一个月左右，而聚酯漆只要7~10天，同时水性漆的施工环境要求高于聚酯漆。

虽然聚酯漆的性能高于水性漆，但是因为目前的聚酯漆所采用的固化剂内含有芳香族异氰酸酯，例如TDI等有毒物质，其采用甲苯、二甲苯、醋类、酮类等为溶剂，容易造成环境的污染和对于人体的毒害。而且漆膜长期受紫外线光照易发生黄变现象。另外，现有聚酯漆没有采用固化促进剂，异氰酸酯遇水发生副反应，影响固化效率。

有鉴于此，提供一种健康无毒的新一代绿色环保水性三组分聚酯漆是化工涂料领域亟待解决的问题。水性聚酯漆除了具备油性聚酯漆的基本特征之外，而且其不含有苯、二甲苯、甲醛、酯类、酮类等成分和有害重金属元素，减少对人体或环境造成损害或污染。水性聚酯漆低温成膜性好、抗冻、抗黄变、抗粘连、抗冲击、耐水耐高温、耐化学、阻燃性好。由于不含有挥发性油剂，更适合生产木地板、木器、竹器以及金属的装饰和保护，可广泛用于住宅、宾馆、饭店、写字楼等生活和办公场所。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种水性三组分聚酯漆，所述水性三组分聚酯漆除了具有低温成膜性好、抗冻、抗黄变、抗粘连、抗冲击、耐水耐高温、耐化学、阻燃性好等优点，还具备无挥发性的苯、二甲苯、甲醛、酯类、酮类等成分和有害重金属元素，环保无毒，为新一代绿色环保涂料。

本发明的另一个目的是提供一个水性三组分聚酯漆的制备方法。

为达到上述技术效果，本发明实施例提供了一种水性三组分聚酯漆，所述水性三组分聚酯漆包括基础漆、固化剂、固化促进剂，所述固化剂为脂肪族二异氰酸酯，所述固化促进剂为辛酸亚锡；

所述基础漆、固化剂、固化促进剂的配比为100 : 2~35 : 0.1~8。

所述基础漆的主要原料配方如下：

骨架剂 20~55%

稀释剂 10~60%

消泡剂 0.5~8%

润湿剂 0.1~6%

流平剂 0.1~8%

PH值调节剂 0.01~2%；

所述骨架剂为水性饱和聚酯树脂；

所述稀释剂为水；

所述PH值调节剂为AMP95。

所述水性饱和聚酯树脂是由下述方法制备而得的：

将苯二甲酸酐、乙二酸酐、乙二醇、丙三醇、丁二醇、二羟甲基丙酸放入带有分水冷凝器的反应釜中，加入催化剂杂多酸，在温度为103~135℃的条件下进行缩聚反应，制得含羧基的聚酯聚合物；

将二甲基乙醇胺加入所述反应釜中与所述聚酯聚合物进行中和反应，ph值控制在7.5~8的范围内；

将去离子水加入到所述反应釜中进行乳化反应；

加入溶剂甲苯，得到水性饱和聚酯树脂；

真空抽提所述甲苯并回收。

制备所述水性饱和聚酯树脂的步骤中，所述苯二甲酸酐：乙二酸酐：乙二醇：丙三醇：丁二醇：二羟甲基丙酸的比例为20~35:10~18:12~22:1~5:25~38:3~8。

所述基础漆的原料还包括增稠剂、颜填料；

所述增稠剂 0.01~8%

所述颜填料 0.01~35%。

所述水性三组分聚酯漆的制备方法包括：

（一）制备基础漆：

将0.1~6%润湿剂、0.1~8%流平剂、10~60%稀释剂和0.01~35%颜填料加入到分散缸中，开动分散机，混合10~60min，得到第一混合物；

将20~55%骨架剂加入到分散缸中，与所述第一混合物搅拌混合10~60min，得到第二混合物；

将0.5~8%消泡剂、0.01~8%增稠剂、0.01~2%PH值调节剂加入到分散缸中，与所述第二混合物搅拌混合10~60min，得到第三混合物；

将所述第三混合物冷却过滤，得到所述基础漆;

（二）配水性三组分聚酯漆时，将所述基础漆、固化剂、固化促进剂按照100 : 2~35 : 0.1~8的配比混合，得到所述水性三组分聚酯漆；

所述固化剂为脂肪族二异氰酸酯，所述固化促进剂为辛酸亚锡。

在制备基础漆之前还包括制备所述骨架剂，所述骨架剂为水性饱和聚酯树脂；

所述水性饱和聚酯树脂是由下述方法制备而得的：

将去离子水加入到所述反应釜中进行乳化反应；

加入溶剂甲苯，得到水性饱和聚酯树脂；

真空抽提所述甲苯并回收。

实施本发明具有如下有益效果：

本发明水性聚酯漆固化剂采用低毒耐黄变的脂肪族二异氰酸酯，代替毒性较大的芳香族异氰酸酯TDI，增强了漆膜的耐黄变特性。以及采用辛酸亚锡为固化促进剂，提高水性聚酯漆的干燥速率。由此制得的水性聚酯漆耐黄变、无毒性残留。

水性聚酯漆除了具备油性聚酯漆的坚硬耐磨、丰满度高、耐干耐湿热、耐酸碱和多种溶剂及化学药品、绝缘性能高、快干等基本特征之外，而且其不含有苯、二甲苯、甲醛、酯类、酮类等成分和有害重金属元素，减少对人体或环境造成损害或污染，为新一代绿色环保涂料。

水性聚酯漆低温成膜性好、抗冻、抗黄变、抗粘连、抗冲击、耐水耐高温、耐化学、阻燃性好。由于不含有挥发性油剂，更适合生产木地板、木器、竹器以及金属的装饰和保护，可广泛用于住宅、宾馆、饭店、写字楼等生活和办公场所。

附图说明

图1是本发明一种水性饱和聚酯树脂制备方法的流程示意图；

图2是本发明一种水性三组分聚酯漆制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

所述水性三组分聚酯漆的原料配方如下：

所述水性三组分聚酯漆包括基础漆、固化剂、固化促进剂，所述固化剂为脂肪族二异氰酸酯，所述固化促进剂为辛酸亚锡；

所述基础漆、固化剂、固化促进剂的配比为100 : 2~35 : 0.1~8。

优选地，所述基础漆：固化剂：固化促进剂的配比为100 : 3~25 : 0.1~5。

所述基础漆的主要原料配方1如下：

骨架剂 20~55%

稀释剂 10~60%

消泡剂 0.5~8%

润湿剂 0.1~6%

流平剂 0.1~8%

PH值调节剂 0.01~2%；

需要说明的是，所述配方是指原料在总配方中所占的比例。

所述骨架剂为水性饱和聚酯树脂。

所述稀释剂为水。

所述PH值调节剂为AMP95。

所述基础漆的原料还包括增稠剂、颜填料；

所述增稠剂 0.01~8%

所述颜填料 0.01~35%。

优选地，所述基础漆的主要原料配方2如下：

骨架剂 25~55%

稀释剂 10~50%

消泡剂 1~8%

润湿剂 0.2~5%

流平剂 0.5~6%

PH值调节剂 0.05~1%

增稠剂 0.01~5%

颜填料 0.01~30%。

需要进一步说明的是，基础漆配方1仅仅是本实施例中的一个具体例子，基础漆配方2则是在基础漆配方1基础上的一个优选方案。

若采用在此基础上做出若干改进和润饰的其他配方，也视为本发明的保护范围。

图1是本发明实施例中制备所述水性饱和聚酯树脂的流程示意图，包括：

S100,将苯二甲酸酐、乙二酸酐、乙二醇、丙三醇、丁二醇、二羟甲基丙酸放入带有分水冷凝器的反应釜中，加入催化剂杂多酸，在温度为103~135℃的条件下进行缩聚反应，制得含羧基的聚酯聚合物；

其中，所述苯二甲酸酐：乙二酸酐：乙二醇：丙三醇：丁二醇：二羟甲基丙酸的比例为20~35:10~18:12~22:1~5:25~38:3~8。

优选地，苯二甲酸酐：乙二酸酐：乙二醇：丙三醇：丁二醇：二羟甲基丙酸= 25~30:12~16:14~18:1~3:28~35:5~8 。

进一步优选地，苯二甲酸酐：乙二酸酐：乙二醇：丙三醇：丁二醇：二羟甲基丙酸= 30:15:16:2:30:7。

S101,将二甲基乙醇胺加入所述反应釜中与所述聚酯聚合物进行中和反应，ph值控制在7.5~8的范围内。

S102,将去离子水加入到所述反应釜中进行乳化反应。

S103,加入溶剂甲苯，得到水性饱和聚酯树脂。

S104,真空抽提所述甲苯并回收。

由上述方法制得的骨架剂水性饱和聚酯树脂具有以下的技术指标：

1、外观：浅色半透明液体；2、色泽：3；3、Tg：26℃；4、粘度：3500~6500mpa·s；5、固含量：35%；6、ph值： 7.5~8；7、羟值：50mg KOH/g；8、酸值：≦50mg KOH/g；9、相对分子量：3500。

需要说明的是，所述粘度是在温度为25℃的条件下测得的粘度。

图2是本发明一种水性三组分聚酯漆制备方法的流程示意图。

如图2所示，所述水性三组分聚酯漆的制备方法包括以下步骤：

S200，制备基础漆。

其中，制备基础漆包括：

将所述0.1~6%润湿剂、0.1~8%流平剂、10~60%稀释剂和0.01~35%颜填料加入到分散缸中，开动分散机，混合10~60min，得到第一混合物。

优选地，将所述0.2~5%润湿剂、0.5~6%流平剂、10~50%稀释剂和0.01~30%颜填料加入到分散缸中，开动分散机，混合10~60min，得到第一混合物。

将所述20~55%骨架剂加入到分散缸中，与第一混合物搅拌混合10~60min，得到第二混合物。

优选地，将所述25~55%骨架剂加入到分散缸中，与第一混合物搅拌混合10~60min，得到第二混合物。

将所述0.5~8%消泡剂、0.01~8%增稠剂、0.01~2%PH值调节剂加入到分散缸中，与第二混合物搅拌混合10~60min，得到第三混合物。

优选地，将所述1~8%消泡剂、0.01~5%增稠剂、0.05~1%PH值调节剂加入到分散缸中，与第二混合物搅拌混合10~60min，得到第三混合物。

将所述第三混合物冷却过滤，得到所述基础漆。

需要说明的是，本实施例中骨架剂为水性饱和聚酯树脂，本实施例中水性饱和聚酯树脂的制备方法及成分与图1所示的水性饱和聚酯树脂的制备方法及成分相同，在此不再详述。还需要说明的是，除由图1所示制备方法可获得本发明所需的水性饱和聚酯树脂，还可以通过市场购买获得，例如WS—518。

S201，配漆时，将所述基础漆、固化剂、固化促进剂按照100 : 2~35 : 0.1~8的配比混合，得到所述水性三组分聚酯漆；

需要说明的是，优选采用三组分质量组成比例为基础漆：固化剂：固化促进剂=100 : 3~25 : 0.1~5。

以下以具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

将0.1%润湿剂、0.1%流平剂、20%稀释剂和10%颜填料加入到分散缸中，开动分散机，混合10~60min，得到第一混合物；将所述25%骨架剂加入到分散缸中，与第一混合物搅拌混合10~60min，得到第二混合物；将所述0.5 %消泡剂、0.01%增稠剂、0.01%PH值调节剂加入到分散缸中，与第二混合物搅拌混合10~60min，得到第三混合物；将所述第三混合物冷却过滤，得到所述基础漆;然后将所述基础漆、固化剂、固化促进剂按照100 : 2~35 : 0.1~8的配比混合，得到所述水性三组分聚酯漆。

实施例2

将6%润湿剂、8%流平剂、60%稀释剂和35%颜填料加入到分散缸中，开动分散机，混合10~60min，得到第一混合物；将所述55%骨架剂加入到分散缸中，与第一混合物搅拌混合10~60min，得到第二混合物；将所述8%消泡剂、8%增稠剂、2%PH值调节剂加入到分散缸中，与第二混合物搅拌混合10~60min，得到第三混合物；将所述第三混合物冷却过滤，得到所述基础漆;然后将所述基础漆、固化剂、固化促进剂按照100 : 3~25 : 0.1~5的配比混合，得到所述水性三组分聚酯漆。

实施例3

将2%润湿剂、3%流平剂、40%稀释剂和20%颜填料加入到分散缸中，开动分散机，混合10~60min，得到第一混合物；将所述35%骨架剂加入到分散缸中，与第一混合物搅拌混合10~60min，得到第二混合物；将所述2%消泡剂、2%增稠剂、1%PH值调节剂加入到分散缸中，与第二混合物搅拌混合10~60min，得到第三混合物；将所述第三混合物冷却过滤，得到所述基础漆;然后将所述基础漆、固化剂、固化促进剂按照100 : 3~25 : 0.1~5的配比混合，得到所述水性三组分聚酯漆。

实施例4

将28%苯二甲酸酐、16%乙二酸酐、16%乙二醇、3%丙三醇、30%丁二醇、7%二羟甲基丙酸放入带有分水冷凝器的反应釜中，加入催化剂杂多酸，在温度为103~135℃的条件下进行缩聚反应，制得含羧基的聚酯聚合物。其次，将二甲基乙醇胺加入所述反应釜中与所述聚酯聚合物进行中和反应，ph值控制在7.5~8的范围内。再次，将去离子水加入到所述反应釜中进行乳化反应。最后，加入溶剂甲苯，得到水性饱和聚酯树脂。将2%润湿剂、3%流平剂、40%稀释剂和20%颜填料加入到分散缸中，开动分散机，混合10~60min，得到第一混合物；将所述35%骨架剂加入到分散缸中，与第一混合物搅拌混合10~60min，得到第二混合物；将所述2%消泡剂、2%增稠剂、1%PH值调节剂加入到分散缸中，与第二混合物搅拌混合10~60min，得到第三混合物；将所述第三混合物冷却过滤，得到所述基础漆;然后将所述基础漆、固化剂、固化促进剂按照100 : 3~25 : 0.1~5的配比混合，得到所述水性三组分聚酯漆。

实施例5

将30%苯二甲酸酐、15%乙二酸酐、16%乙二醇、2%丙三醇、30%丁二醇、7%二羟甲基丙酸放入带有分水冷凝器的反应釜中，加入催化剂杂多酸，在温度为103~135℃的条件下进行缩聚反应，制得含羧基的聚酯聚合物。其次，将二甲基乙醇胺加入所述反应釜中与所述聚酯聚合物进行中和反应，ph值控制在7.5~8的范围内。再次，将去离子水加入到所述反应釜中进行乳化反应。最后，加入溶剂甲苯，得到水性饱和聚酯树脂。将2%润湿剂、3%流平剂、40%稀释剂和20%颜填料加入到分散缸中，开动分散机，混合10~60min，得到第一混合物；将所述35%骨架剂加入到分散缸中，与第一混合物搅拌混合10~60min，得到第二混合物；将所述2%消泡剂、2%增稠剂、1%PH值调节剂加入到分散缸中，与第二混合物搅拌混合10~60min，得到第三混合物；将所述第三混合物冷却过滤，得到所述基础漆；然后将所述基础漆、固化剂、固化促进剂按照100 : 3~25 : 0.1~5的配比混合，得到所述水性三组分聚酯漆。

由上可知，实施本发明，具有以下有效效果：

本发明水性聚酯漆采用低毒耐黄变的脂肪族二异氰酸酯，代替毒性较大的芳香族异氰酸酯TDI，增强了漆膜的耐黄变特性。以及采用辛酸亚锡为固化促进剂，提高水性聚酯漆的干燥速率。由此制得的水性聚酯漆耐黄变、无毒性残留。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种水性三组分聚酯漆，其特征在于，所述水性三组分聚酯漆包括基础漆、固化剂、固化促进剂，所述固化剂为脂肪族二异氰酸酯，所述固化促进剂为辛酸亚锡；

所述基础漆、固化剂、固化促进剂的配比为100 : 2~35 : 0.1~8；

所述基础漆的主要原料配方如下：

骨架剂 20~55%

稀释剂 10~60%

消泡剂 0.5~8%

润湿剂 0.1~6%

流平剂 0.1~8%

PH值调节剂 0.01~2%；

所述骨架剂为水性饱和聚酯树脂；

所述稀释剂为水；

所述PH值调节剂为AMP95；

所述水性饱和聚酯树脂是由下述方法制备而得的：

将去离子水加入到所述反应釜中进行乳化反应；

加入溶剂甲苯，得到水性饱和聚酯树脂；

真空抽提所述甲苯并回收；

2.如权利要求1所述的水性三组分聚酯漆，其特征在于，苯二甲酸酐：乙二酸酐：乙二醇：丙三醇：丁二醇：二羟甲基丙酸= 25~30:12~16:14~18:1~3:28~35:5~8。

3.如权利要求1所述的水性三组分聚酯漆，其特征在于，苯二甲酸酐：乙二酸酐：乙二醇：丙三醇：丁二醇：二羟甲基丙酸= 30:15:16:2:30:7。

4.如权利要求1所述的水性三组分聚酯漆，其特征在于，所述基础漆的原料还包括增稠剂、颜填料；

所述增稠剂 0.01~8%

所述颜填料 0.01~35%。

5.一种水性三组分聚酯漆的制备方法，其特征在于，所述水性三组分聚酯漆的制备方法包括：

（一）制备基础漆：

将所述第三混合物冷却过滤，得到所述基础漆;

所述固化剂为脂肪族二异氰酸酯，所述固化促进剂为辛酸亚锡；

所述骨架剂为水性饱和聚酯树脂，所述水性饱和聚酯树脂是由下述方法制备而得的：

将去离子水加入到所述反应釜中进行乳化反应；

加入溶剂甲苯，得到水性饱和聚酯树脂；

真空抽提所述甲苯并回收；

6.如权利要求5所述的水性三组分聚酯漆的制备方法，其特征在于，苯二甲酸酐：乙二酸酐：乙二醇：丙三醇：丁二醇：二羟甲基丙酸= 25~30:12~16:14~18:1~3:28~35:5~8。

7.如权利要求5所述的水性三组分聚酯漆的制备方法，其特征在于，苯二甲酸酐：乙二酸酐：乙二醇：丙三醇：丁二醇：二羟甲基丙酸= 30:15:16:2:30:7。