CN103554457B - 一种水溶性醇酸树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水溶性醇酸树脂及其制备方法，包括以下重量份的原料：亚麻油酸30～40份，豆油酸5～20份，纳米铂金0.005～0.001份，三羟甲基丙烷15～25份，季戊四醇3～6份，间苯二甲酸3～7份，偏苯三酸酐8～12份，邻苯二甲酸3～7份，二甲苯3～5份，三乙胺0.6～1.0份，乙二醇丁醚15～30份。将原料中的亚麻油酸、三羟甲基丙烷、二甲苯、季戊四醇、间苯二甲酸、邻苯二甲酸加热熔融，至230～250℃，加入纳米级铂和豆油酸，在190～210℃保温反应，降温到180℃以下，加入偏苯三酸酐，在160～170℃保温反应，以乙二醇丁醚为溶剂配成溶液，用三乙胺中和至中性，得到水溶性醇酸树脂。

Description

一种水溶性醇酸树脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种水溶性醇酸树脂。

背景技术

水溶性涂料的最大优点是以水代替有机溶剂，因此与传统溶剂相比，具有成本低、施工方便、不污染环境等特点。其中水溶性醇酸树脂是使用量最大的一类，特别是以亚麻油等干性油为代表的醇酸树脂已经实现工业化生产。但干性油为代表的水溶性涂料本身存在的问题主要表现在：漆膜硬脆，耐候性差；表面张力大，产生缩孔；在弱碱性的水溶液中，酯键会发生水解影响涂料的贮存，缩短使用寿命。

因此，如何生产一种干性和耐盐雾性能优良，同时兼顾耐候性和贮存稳定性好的水溶性醇酸树脂，是解决制约水性醇酸涂料发展的关键所在。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术中水溶性醇酸树脂存在的问题，提供一种干性和耐盐雾性能优良，同时耐候性和贮存稳定性好的水溶性醇酸树脂。

本发明所要解决的第二个技术问题是：针对现有技术中水溶性醇酸树脂存在的问题，提供一种干性和耐盐雾性能优良，同时耐候性和贮存稳定性好的水溶性醇酸树脂的制备方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：

一种水溶性醇酸树脂，包括以下重量份数的原料组分：

作为一种改进，所述的水溶性醇酸树脂包括以下重量份数的原料组分：

优选的，所述亚麻油酸和豆油酸的有效成分达到国家工业级标准。优选用天津富宇精细化工有限公司生产的工业级亚麻油，和石家庄六顺工业油脂厂生产的工业级豆油酸。

优选的，所述三羟甲基丙烷（TMP）、间苯二甲酸（IPA）、偏苯三酸酐（TMA）、季戊四醇（PER）的有效成分含量达到化学纯标准。例如由阿拉丁公司生产的化学纯级三羟甲基丙烷（TMP）、间苯二甲酸（IPA）、偏苯三酸酐（TMA）；国药集团化学试剂有限公司生产的化学纯级季戊四醇（PER）。

优选的，所述邻苯二甲酸（PA）、二甲苯、三乙胺、乙二醇丁醚的有效成分含量达到分析纯标准。例如由天津市化学试剂一厂生产的分析纯级邻苯二甲酸（PA），天津市天力化学试剂有限公司生产的分析纯级二甲苯、三乙胺、乙二醇丁醚。

优选的，所述纳米铂金的粒径≤60um。例如宇辰新能源材料科技无锡有限公司生产的纳米级铂。

上述原料配方中均为有效成分折百后的重量份数。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：

制备所述的水溶性醇酸树脂方法，包括以下步骤：按上述重量份计，将原料中的亚麻油酸、三羟甲基丙烷、二甲苯、季戊四醇、间苯二甲酸、邻苯二甲酸混合均匀后，加热到180℃，物料熔融后开始搅拌，保持温度在190～200℃反应1.2～3h后，回流出水，释放二甲苯调节温度，使温度均匀的升至230～250℃并保温反应，每隔一定时间测定酸值，待酸值为50mgKOH/g以下时，加入纳米级铂和豆油酸，在190～210℃保温反应1～2h后，每隔半小时测酸价，待酸值为10mgKOH/g以下时，停止加热，抽出二甲苯，降温到180℃以下，加入偏苯三酸酐，在160～170℃保温反应1～2h后测定酸值和胶化点，待酸值为40～60mgKOH/g、胶化点为18～22s时停止反应，出料，以所述乙二醇丁醚为溶剂，配成溶液，用三乙胺中和上述溶液至中性，得到所述水溶性醇酸树脂。

作为一种改进，用三乙胺中和所述溶液至中性后，再加入20～200重量份的去离子水稀释，得到所述水溶性醇酸树脂。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的水溶性醇酸树脂包括以下重量份数的原料组分：亚麻油酸30～40份，豆油酸5～20份，纳米铂金0.005～0.01份，三羟甲基丙烷15～25份，季戊四醇3～6份，间苯二甲酸3～7份，偏苯三酸酐8～12份，邻苯二甲酸3～7份，二甲苯3～5份，三乙胺0.6～1.0份，乙二醇丁醚15～30份。本发明通过采用合适的原料配方和合理的重量配比，克服了现有技术中水溶性醇酸树脂存在的不足，相比传统的水性醇酸树脂本发明的醇酸树脂具有以下有益效果：

1、针对水性涂料中水蒸发潜热大干燥慢的特点，利用脂肪酸亚麻油隔离双键的结构，使水溶性醇酸涂料的干燥时间达到并超过一般油溶性醇酸树脂的国家标准（表干4h，实干23h）；

2、用豆油酸改性得到的亚麻油水溶性醇酸树脂，其漆膜的耐水性（GB/T1734-1993）、耐盐雾性（GB/T1771-1993）、耐油性（GB/T1734-1993）均超过溶剂型醇酸树脂的国家标准，与市面上的一般亚麻油水溶性醇酸树脂相比耐候性大大提高。

3、本申请人长期致力于涂料的研究开发，通过理论分析和实验验证发现加入偏苯三酸酐时树脂的酸值控制在10～15mgKOH/g之间，终点酸值控制在40～60mgKOH/g时树脂反应程度最好，如果树脂终点酸值高，经氨中和后与水的相容性好，漆膜光泽好，但酸值过高，相对来讲树脂的相对分子质量偏小，树脂结构中亲水基团增多，耐水性变差。

4、通过试验确定乙二醇丁醚的助溶效果最好。使用乙二醇丁醚制成的树脂水溶性好、稳定性优良，色泽透明，耐水性达到理想效果，而且用量小，降低了成本。

本发明通过脂肪酸法，将脂肪酸、多元醇和多元酸直接加热到高温段进行酯化反应制备基础性醇酸树脂，在反应中段在纳米级铂的高效催化作用下，将半干性豆油酸接枝到树脂链上。用红外光谱对其结构进行表征，反应过程中结合溶剂法和熔融法的优点进行优化，克服了传统的水溶性醇酸树脂的缺点，在不损害亚麻油酸具有的隔离双键结构，使醇酸树脂干燥快、增稠平稳的基础上，得到一种耐候性、贮存稳定性好的水溶性醇酸树脂。

具体实施方式

下面结合具体的实施例来进一步阐述本发明。

实施例1

一种水溶性醇酸树脂，包括以下原料组分：

实施例2

一种水溶性醇酸树脂，包括以下原料组分：

实施例3

一种水溶性醇酸树脂，包括以下原料组分：

实施例4

一种水溶性醇酸树脂，包括以下原料组分：

实施例5

制备以下重量的原料组分：亚麻油酸34Kg，豆油酸12Kg，纳米铂金0.005Kg，三羟甲基丙烷16Kg，季戊四醇4Kg，间苯二甲酸4Kg，偏苯三酸酐10Kg，邻苯二甲酸5Kg，二甲苯4Kg，三乙胺0.9Kg，乙二醇丁醚22Kg的水溶性醇酸树脂方法，包括以下步骤：按上述重量计，将原料中的亚麻油酸、三羟甲基丙烷、二甲苯、季戊四醇、间苯二甲酸、邻苯二甲酸混合均匀后，加热到180℃，物料熔融后开始搅拌，保持温度在190℃反应1.2后，回流出水，释放二甲苯调节温度，使温度均匀的升至230℃并保温反应，每隔一定时间测定酸值，待酸值为50mgKOH/g以下时，加入纳米级铂和豆油酸，在190℃保温反应1h后，每隔半小时测酸价，待酸值为10mgKOH/g以下时，停止加热，抽出二甲苯，降温到180℃以下，加入偏苯三酸酐，在160℃保温反应1h后测定酸值和胶化点，待酸值为40mgKOH/g、胶化点为18s时停止反应，出料，以所述乙二醇丁醚为溶剂，配成溶液，用三乙胺中和上述溶液至中性，得到所述水溶性醇酸树脂。

实施例6

制备以下重量的原料组分：亚麻油酸40Kg，豆油酸15Kg，纳米铂金0.01Kg，三羟甲基丙烷19Kg，季戊四醇6Kg，间苯二甲酸5Kg，偏苯三酸酐10Kg，邻苯二甲酸5Kg，二甲苯4Kg，三乙胺0.7Kg，乙二醇丁醚25Kg的水溶性醇酸树脂方法，包括以下步骤：按上述重量计，将原料中的亚麻油酸、三羟甲基丙烷、二甲苯、季戊四醇、间苯二甲酸、邻苯二甲酸混合均匀后，加热到180℃，物料熔融后开始搅拌，保持温度在200℃反应2h后，回流出水，释放二甲苯调节温度，使温度均匀的升至250℃并保温反应，每隔一定时间测定酸值，待酸值为50mgKOH/g时，加入纳米级铂和豆油酸，在210℃保温反应2h后，每隔半小时测酸价，待酸值为10mgKOH/g时，停止加热，抽出二甲苯，降温到180℃以下，加入偏苯三酸酐，在170℃保温反应2h后测定酸值和胶化点，待酸值为60mgKOH/g、胶化点为22s时停止反应，出料，以所述乙二醇丁醚为溶剂，配成溶液，用三乙胺中和上述溶液至中性，再加入200Kg的去离子水稀释，得到所述水溶性醇酸树脂。

实施例7

制备以下重量的原料组分：亚麻油酸37Kg，豆油酸15Kg，纳米铂金0.009Kg，三羟甲基丙烷23Kg，季戊四醇4.5Kg，间苯二甲酸5Kg，偏苯三酸酐9Kg，邻苯二甲酸5Kg，二甲苯5Kg，三乙胺0.7Kg，乙二醇丁醚23Kg的水溶性醇酸树脂方法，包括以下步骤：按上述重量计，将原料中的亚麻油酸、三羟甲基丙烷、二甲苯、季戊四醇、间苯二甲酸、邻苯二甲酸混合均匀后，加热到180℃，物料熔融后开始搅拌，保持温度在195℃反应1.5h后，回流出水，释放二甲苯调节温度，使温度均匀的升至240℃并保温反应，每隔一定时间测定酸值，待酸值为40mgKOH/g时，加入纳米级铂和豆油酸，在200℃保温反应1.5h后，每隔半小时测酸价，待酸值为8mgKOH/g时，停止加热，抽出二甲苯，降温到170℃，加入偏苯三酸酐，在165℃保温反应1.5h后测定酸值和胶化点，待酸值为50mgKOH/g、胶化点为20s时停止反应，出料，以所述乙二醇丁醚为溶剂，配成溶液，用三乙胺中和上述溶液至中性，再加入120Kg的去离子水稀释，得到所述水溶性醇酸树脂。

经检测，实施例1-7所述的水性防锈漆的性能指标情况见下表：

Claims (5)

1.一种水溶性醇酸树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：按重量份计，将原料中的亚麻油酸30～40份、三羟甲基丙烷15～25份、二甲苯3～5份、季戊四醇3～6份、间苯二甲酸3～7份、邻苯二甲酸3～7份混合均匀后，加热到物料熔融后开始搅拌，保持温度在190～200℃反应1.2～3h后，回流出水，释放二甲苯调节温度，使温度均匀的升至230～250℃并保温反应，待酸值为50mgKOH/g以下时，加入纳米铂金0.005～0.01份和豆油酸5～20份，所述纳米铂金的粒径≤60um，在190～210℃保温反应1～2h后，待酸值为10mgKOH/g以下时，抽出二甲苯，降温到180℃以下，加入偏苯三酸酐8～12份，在160～170℃保温反应1～2h后测定酸值和胶化点，待酸值为40～60mgKOH/g、胶化点为18～22s时停止反应，以乙二醇丁醚15～30份为溶剂，配成溶液，用三乙胺0.6～1.0份中和上述溶液至中性，得到所述水溶性醇酸树脂。

2.如权利要求1所述的水溶性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：用三乙胺中和所述溶液至中性后，再加入20～200重量份的去离子水稀释，得到所述水溶性醇酸树脂。

3.如权利要求1所述的水溶性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：所述亚麻油酸和豆油酸的有效成分达到国家工业级标准。

4.如权利要求1所述的水溶性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：所述三羟甲基丙烷(TMP)、间苯二甲酸(IPA)、偏苯三酸酐(TMA)、季戊四醇(PER)的有效成分含量达到化学纯标准。

5.如权利要求1所述的水溶性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：所述邻苯二甲酸(PA)、二甲苯、三乙胺、乙二醇丁醚的有效成分含量达到分析纯标准。