CN103013281B - 无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料，其特征是：由甲乙两种组分组成，其中：甲组分包含以下组分，聚酯改性环氧树脂70-85、钛白粉5-10、云母粉5-10、磷酸锌5-10、分散剂BYK163 0.2-1.0、消泡剂6800 0.2-1.0、流平剂BYK300 0.2-1.0、苯基缩水甘油醚5-10；乙组分聚酰胺固化剂30-40。有益效果：具有优异的附着力、柔韧性、耐水性、耐海水性、抗腐蚀性及抗化学品性。安全环保，符合国家节能减排的产业政策，可广泛用于钢结构桥梁、水利水电、海洋平台、石油化工领域。

Description

无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料，尤其涉及一种无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料及其制备方法。

背景技术

环氧树脂涂料是由环氧树脂、颜料，防锈颜料、填料、助剂、（活性）稀释剂和固化剂组成。一般分为溶剂型环氧树脂涂料和无溶剂环氧树脂涂料。溶剂型环氧树脂涂料与相应底漆配套广泛用于防腐工程如桥梁、船舶、铁路设施，石化设备、集装箱、管道及混凝土等表面，具有优良的附着力、抗化学品性、耐盐雾性等理化性能。由于溶剂型环氧树脂涂料含有一定量的溶剂，固体含量不高，不适宜厚涂，且溶剂挥发易污染环境、引发火灾，不适宜密闭容器的涂装。无溶剂环氧树脂涂料一道涂装漆膜很厚（约200-400μm）,提高了工效，避免了由于溶剂挥发而造成的火灾危险、溶剂中毒以及污染大气环境的危害，降低了漆膜干燥后的收缩率。但无溶剂环氧树脂涂料漆膜较脆、耐冲击性不好、附着力稍低、使用期限短，给施工操作带来很大困难，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料及其制备方法，具有附着力、柔韧性、耐水性、耐海水性、抗腐蚀性及抗化学品性等综合性能。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料，其特征是：由甲乙两种组分组成，

其中：甲组分包含以下组分，按重量份数计，

聚酯改性环氧树脂70-85、钛白粉5-10、云母粉5-10、磷酸锌5-10、分散剂BYK163 0.2-1.0、消泡剂6800 0.2-1.0、流平剂BYK3000.2-1.0、苯基缩水甘油醚5-10；

乙组分按重量份数计，

聚酰胺固化剂30-40。

上述无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料的制备方法，其特征是：按以下步骤进行，

①在配料罐中按重量份数加入配方量1/3聚酯改性环氧树脂、全部分散剂、消泡剂及配方量2/3的苯基缩水甘油醚，中速400-600转/分搅拌均匀；

②在上述搅拌均匀的物料中按重量份数加入配方量的钛白粉、云母粉、磷酸锌，高速800-1200转/分分散10分钟，混合浆料用三辊机进行研磨，至细度达到40微米为止；

③将合格的浆料加入调漆罐，再加入配方量的剩余聚酯改性环氧树脂和流平剂搅拌均匀，最后用剩余的配方量1/3苯基缩水甘油醚调节漆的粘度及固体，中控检验合格后过滤包装。

所述聚酯改性环氧树脂，由以下组分组成，按重量份数计，

低分子量含羧基聚酯树脂100-200、618环氧树脂300-400。

所述的聚酯改性环氧树脂的制备方法，按以下步骤进行，

①将低分子量含羧基聚酯树脂加入反应釜，然后加入环氧树脂，开动搅拌，升温至120-130℃；

②每隔1小时取样测酸价，当酸值降至5mgKOH/g以下时，迅速降温，温度降至80℃以下时，过滤包装。

所述低分子量含羧基聚酯树脂,由以下组分组成，按重量份数计，

蓖麻油25-35、间苯二甲酸10-20、己二酸25-40、

一缩二乙二醇10-25、新戊二醇8-25、回流二甲苯4-6。

所述低分子量含羧基聚酯树脂的制备方法，按以下步骤进行，

①将蓖麻油、间苯二甲酸、己二酸、一缩二乙二醇、新戊二醇依次加入反应釜中，再打入回流二甲苯，开动搅拌，通入惰性保护气体后开始升温；

②当温度升至180℃后，以每小时5℃的速度慢升温至200℃；

③保持酯化反应1小时，开始测酸价，以后每隔0.5小时取样测酸价，当酸价达降至80-100mgKOH/g时降温100℃以下，制得透明低粘度低分子量含羧基聚酯树脂液。

有益效果：针对无溶剂环氧树脂涂料漆膜较脆、柔韧性较差的缺点及溶剂型环氧树脂涂料溶剂含量高环境污染大的问题，优化设计配方研制低分子量含羧基聚酯树脂用其改性环氧树脂，即在环氧树脂分子链中接枝聚酯树脂，分子结构中增加了脂肪族物质和少量羟基，达到增塑环氧树脂的目的，使改性后的环氧树脂对基材的润湿性和附着力更强。以聚酯改性的环氧树脂为主体树脂，与一定比例的聚酰胺固化剂配合制备的无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料对颜料、底材有很好的浸润性和附着力，同时提高了在潮湿环境下漆膜对低表面处理的金属底材的附着力和防腐性。具有优异的附着力、柔韧性、耐水性、耐海水性、抗腐蚀性及抗化学品性。安全环保，符合国家节能减排的产业政策，可广泛用于钢结构桥梁、水利水电、海洋平台、石油化工领域。

具体实施方式

下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

实施例一

一种无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料，由甲乙两种组分组成，

其中：甲组分包含以下组分，按重量计（g），

聚酯改性环氧树脂70g、钛白粉5g、云母粉5g、磷酸锌5g、分散剂BYK163 1.0g、消泡剂6800 1.0g、流平剂BYK300 1.0g、苯基缩水甘油醚6g；

乙组分按重量计（g），

聚酰胺固化剂        30g。

上述无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料的制备方法，按以下步骤进行，

①在配料罐中按重量加入配方量1/3聚酯改性环氧树脂、全部分散剂、消泡剂及配方量2/3的苯基缩水甘油醚，中速400-600转/分搅拌均匀；

②在上述搅拌均匀的物料中按重量加入配方量的钛白粉、云母粉、磷酸锌，高速800-1200转/分分散10分钟，混合浆料用三辊机进行研磨，至细度达到40微米为止；

③将合格的浆料加入调漆罐，再加入配方量的剩余聚酯改性环氧树脂和流平剂搅拌均匀，最后用剩余的配方量1/3苯基缩水甘油醚调节漆的粘度及固体，中控检验合格后过滤包装。

实施例二

一种无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料，由甲乙两种组分组成，

其中：甲组分包含以下组分，按重量计（g），

聚酯改性环氧树脂85g、钛白粉10g、云母粉10g、磷酸锌7g、分散剂BYK163 0.2g、消泡剂6800 0.2g、流平剂BYK300 0.2g、苯基缩水甘油醚5g；

乙组分按重量计（g），

聚酰胺固化剂        40g。

上述无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料的制备方法，按实施例一步骤进行。

实施例三

一种无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料，由甲乙两种组分组成，

其中：甲组分包含以下组分，按重量计（g），

聚酯改性环氧树脂75g、钛白粉7g、云母粉8g、磷酸锌6g、分散剂BYK163 0.5g、消泡剂6800 0.6g、流平剂BYK300 0.8g、苯基缩水甘油醚10g；

乙组分按重量计（g），

聚酰胺固化剂        35g。

上述无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料的制备方法，按实施例一步骤进行。

其中：聚酯改性环氧树脂的组成和制备

实施例1

所述聚酯改性环氧树脂，由以下组分组成，按重量计（g），

低分子量含羧基聚酯树脂100g、618环氧树脂400g。

所述的聚酯改性环氧树脂的制备方法，按以下步骤进行，

①将低分子量含羧基聚酯树脂加入反应釜，然后加入环氧树脂，开动搅拌，升温至120-130℃；

②每隔1小时取样测酸价，当酸值降至5mgKOH/g以下时，迅速降温，温度降至80℃以下时，过滤包装。

实施例2

所述聚酯改性环氧树脂，由以下组分组成，按重量计（g），

低分子量含羧基聚酯树脂200g、618环氧树脂300g。

聚酯改性环氧树脂的制备方法，按实施例1步骤进行。

实施例3

所述聚酯改性环氧树脂，由以下组分组成，按重量计（g），

低分子量含羧基聚酯树脂150g、618环氧树脂350g。

聚酯改性环氧树脂的制备方法，按实施例1步骤进行。

其中：聚酯改性环氧树脂中的低分子量含羧基聚酯树脂组份和制备

实施例⑴

所述低分子量含羧基聚酯树脂,由以下组分组成，按重量计（g），

蓖麻油 25g、间苯二甲酸 20g、己二酸 25g、

一缩二乙二醇 25g、新戊二醇 8g、回流二甲苯 6g。

所述低分子量含羧基聚酯树脂的制备方法，按以下步骤进行，

①将蓖麻油、间苯二甲酸、己二酸、一缩二乙二醇、新戊二醇依次加入反应釜中，再打入回流二甲苯，开动搅拌，通入惰性保护气体后开始升温；

②当温度升至180℃后，以每小时5℃的速度慢升温至200℃；

③保持酯化反应1小时，开始测酸价，以后每隔0.5小时取样测酸价，当酸价达降至80-100mgKOH/g时降温100℃以下，制得透明低粘度低分子量含羧基聚酯树脂液。

实施例（2）

所述低分子量含羧基聚酯树脂,由以下组分组成，按重量计（g），

蓖麻油 35g、间苯二甲酸 10g、己二酸 40g、

一缩二乙二醇 10g、新戊二醇 25g、回流二甲苯 4g。

所述低分子量含羧基聚酯树脂的制备方法，按实施例（1）步骤进行。

实施例（3）

所述低分子量含羧基聚酯树脂,由以下组分组成，按重量计（g），

蓖麻油 30g、间苯二甲酸 15g、己二酸 30g、

一缩二乙二醇 15g、新戊二醇 10g、回流二甲苯 5g。

所述低分子量含羧基聚酯树脂的制备方法，按实施例（1）步骤进行。

配方中除聚酯改性环氧树脂外，各组分的原料均可在市场采购到。

本发明使用时甲乙组分配比为：甲组分：乙组为100：40

具体说明：

聚酯改性环氧树脂是在环氧树脂分子链中接枝聚酯树脂，增加了脂肪族物质和少量羟基，达到增塑环氧树脂的目的，使改性后的环氧树脂对基材的润湿性和附着力更强。而聚酯改性环氧树脂的关键是制备低分子量含羧基聚酯树脂，通常设计的聚酯树脂是醇超量，即分子链上含有一定量的羟基，羟基再与固化剂如氨基、异氰酸基等基团交联反应。本发明是设计酸超量聚酯树脂，即分子链上含有一定量的羧基，由羧基与环氧树脂的部分环氧基进行开环反应对其改性，因为环氧基与羟基的反应必须在催化和高温下发生，常温下环氧基与羟基反应极微弱，所以通常设计的醇超量聚酯树脂在无催化剂和高温下很难对环氧树脂改性。以研制的聚酯改性的环氧树脂为主体树脂，与聚酰胺固化剂以一定比例配合制备的无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料对颜料、底材有很好的浸润性，提高了漆膜的韧性、附着力、耐冲击性，同时提高了在潮湿环境下树脂对低表面处理的金属底材的附着力和防腐性，具有明显的创新性。该产品一道涂装漆膜很厚（约200-400μm）,提高了工效，避免了由于溶剂挥发而造成的火灾危险、溶剂中毒以及污染大气环境的危害，降低了漆膜干燥后的收缩率。

树脂反应的工艺路线如下：

（1）聚酯树脂合成的工艺路线

按照醇酸树脂配方的设计原理，计算酸超量及K值，采用植物油、多元醇、多元酸通过高温酯化反应，控制树脂酸价，判断反应终点，得到低分子量长链聚酯树脂半成品。

反应机理：

(HOOCR₁COOH)n+(HO-R₂-OH)m→HO{OCR ₁ COOR ₂ OOCR ₁ COOR ₂ OO}-+H₂O

(第一步酯化)

（2）聚酯改性环氧树脂的工艺路线

用上述合成的含羧基官能团的低分子量长链聚酯树脂与一定比例的低分子量环氧树脂接枝反应，控制反应物的酸值，最终得到无溶剂聚酯改性环氧树脂。

反应机理：

(第二步聚合)

（3）无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料固化机理

无溶剂聚酯改性环氧树脂是通过聚酯树脂的羧基与环氧树脂的一部分环氧基反应接枝，达到增塑环氧树脂的目的，聚酯改性后的环氧树脂作为无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料的主体树脂与一定比例的聚酰胺固化剂交联固化，使最终的无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料具有优良的柔韧性、附着力、防腐蚀、抗化学品、湿固化等特点。

固化机理:

无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料的技术指标

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料，其特征是：由甲乙两种组分组成，

其中：甲组分包含以下组分，按重量份数计，

聚酯改性环氧树脂 70-85 、钛白粉  5-10、云母粉 5-10、磷酸锌5-10、

分散剂BYK163 0.2-1.0、消泡剂 6800 0.2-1.0、流平剂BYK300      0.2-1.0、苯基缩水甘油醚 5-10 ；

乙组分 按重量份数计，

聚酰胺固化剂      30-40 ；

所述聚酯改性环氧树脂，由以下组分组成，按重量份数计，

低分子量含羧基聚酯树脂 100-200、618环氧树脂 300-400 ；

所述低分子量含羧基聚酯树脂,由以下组分组成，按重量份数计，

蓖麻油  25-35、间苯二甲酸 10-20、己二酸 25-40、

一缩二乙二醇 10-25、新戊二醇 8-25、回流二甲苯  4-6； 

所述的聚酯改性环氧树脂的制备方法，按以下步骤进行，

①将低分子量含羧基聚酯树脂加入反应釜，然后加入环氧树脂，开动搅拌，升温至120-130℃；

②每隔1小时取样测酸价，当酸值降至5mgKOH/g以下时，迅速降温，温度降至80℃以下时，过滤包装；

所述低分子量含羧基聚酯树脂的制备方法，按以下步骤进行，

    ①将蓖麻油、间苯二甲酸、己二酸、一缩二乙二醇、新戊二醇依次加入反应釜中，再打入回流二甲苯，开动搅拌，通入惰性保护气体后开始升温；

②当温度升至180℃后，以每小时5℃的速度慢升温至200℃；

③保持酯化反应1小时，开始测酸价，以后每隔0.5小时取样测酸价，当酸价达降至80-100mgKOH/g时降温100℃以下，制得透明低粘度低分子量含羧基聚酯树脂液。

2.一种如权利要求1所述的无溶剂聚酯改性环氧树脂涂料的制备方法，其特征是：按以下步骤进行，

①在配料罐中按重量份数加入配方量1/3聚酯改性环氧树脂、全部分散剂、消泡剂及配方量2/3的苯基缩水甘油醚，中速400-600转/分搅拌均匀；

②在上述搅拌均匀的物料中按重量份数加入配方量的钛白粉、云母粉、磷酸锌，高速800-1200转/分分散10 分钟，混合浆料用三辊机进行研磨，至细度达到40微米为止；

③将合格的浆料加入调漆罐，再加入配方量的剩余聚酯改性环氧树脂和流平剂搅拌均匀，最后用剩余的配方量1/3苯基缩水甘油醚调节漆的粘度及固体，中控检验合格后过滤包装。