CN104774544A - 水性醇酸乳液和水性醇酸清漆及水性醇酸色漆及其制备方法 - Google Patents

水性醇酸乳液和水性醇酸清漆及水性醇酸色漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性醇酸乳液和水性醇酸清漆及水性醇酸色漆及其制备方法，水性醇酸乳液由以下质量百分含量的原料组成：40-60%醇酸基础树脂、2-5%的碱性化合物、2-5%YX-001非离子型乳化剂、2-5%YX-002阴离子型乳化剂、25-54%去离子水；其中醇酸基础树脂的组成为下述质量百分含量的原料，豆油酸30-40%、超支化多元醇3-9%、三羟甲基丙烷3-8%、季戊四醇10-18%、苯甲酸4-9%、松香2-5%、邻苯二甲酸酐15-20%、间苯二甲酸5-10%和二甲苯3-8%。用该水性醇酸乳液制备水性醇酸清漆及水性醇酸色漆。本发明水性醇酸乳液粒径分布均匀且较窄，常温储存可达1年不分层，4000r/min高速搅拌和温度0℃下不破乳，性价比较高；制作方法简单，适用性广。

Description

水性醇酸乳液和水性醇酸清漆及水性醇酸色漆及其制备方法
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及水性醇酸乳液的制备方法及用该乳液制备水性醇酸清漆和水性醇酸色漆的方法。
背景技术
现在市面上都是溶剂型醇酸树脂和色漆、清漆，对人的身体健康和环境污染都造成了极大地威胁；没有以水性醇酸乳液为基础制备的醇酸色漆、清漆。
目前乳液的制备都是以丙烯酸或环氧改性醇酸为主，其成本和技术要求相对较高，生产工艺复杂，无法满足使用者对高性价比的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种水性醇酸乳液，解决现有醇酸乳液粒径分布范围宽而且大、储存不稳定且易分层、高剪切力情况下易破乳的问题。
本发明的另一个目的是提供一种水性醇酸清漆；
本发明的另一个目的是提供一种水性醇酸色漆；
本发明的另一个目的是提供一种水性醇酸乳液的制备方法；
本发明的另一个目的是提供一种用水性醇酸乳液制备水性醇酸清漆的方法；
本发明的再一个目的是提供一种用水性醇酸乳液制备水性醇酸色漆的方法。
本发明技术方案如下：一种水性醇酸乳液，以下质量百分含量的原料组成：
40-60%醇酸基础树脂、2-5%的碱性化合物、2-5%YX-001非离子型乳化剂、2-5%YX-002阴离子型乳化剂、25-54%去离子水；其中醇酸基础树脂的组成为下述质量百分含量的原料，豆油酸30-40%、超支化多元醇3-9%、三羟甲基丙烷3-8%、季戊四醇10-18%、苯甲酸4-9%、松香2-5%、邻苯二甲酸酐15-20%、间苯二甲酸5-10%和二甲苯3-8%。
优选的，碱性化合物选自氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、三聚氰胺中的一种或两种；所述去离子水的导电率小于20μS/cm。
上述的水性醇酸乳液的制备方法，它包括如下步骤：
（1）制备醇酸基础树脂，原料混合后，在200-230℃温度下酯化6-10h，制备出油度在40%-55%之间的100%固体份的醇酸基础树脂；
（2）制备水性醇酸乳液：将醇酸基础树脂升温至60-100℃时，用的碱性化合物中和，转速在200-500r/min搅拌10-30分钟；在60-100℃时，加入%YX-001非离子型乳化剂和YX-002阴离子型乳化剂，在60-90℃温度，200-1000r/min转速下缓慢加入温度为60-90℃的去离子水，加水时间为2-4h。
优选的，所述步骤（1）中酯化反应过程为从200℃逐渐升温至230℃，其中在200℃温度下保持1.5h，升温至210℃再保持1.5h，升温至220℃保持1h，升温至230℃保持5h。
一种水性醇酸清漆，由以下质量百分含量的原料组成：23-40%水、2-5.1%增稠剂、0.2-1%消泡剂、0.5-1.5%催干剂、55.5-70%的权利要求1所述水性醇酸乳液。
优选的，所述增稠剂选自羟乙基纤维素、德谦WT105A、德谦MB-16、金汇利8W、金汇利Pur62中的一种；消泡剂选自BYK-028、BYK-080A、德谦W-098、陕西泰和902W中的一种；催干剂选自海门水性LD-206和海门LD-421中的一种。
上述水性醇酸清漆的制备方法，其步骤为在水中添加增稠剂、消泡剂、催干剂，再将水性醇酸乳液倒入水中，搅拌均匀，即成。
一种水性醇酸色漆，它由以下质量百分含量的原料组成：
50-69%水性醇酸乳液、0.5-1.5%催干剂、30-49%水性色浆，其中水性色浆由以下质量百分含量的原料组成：15-40%水、低分子蜡类分散剂、增稠剂、消泡剂、颜料、填料和助溶剂。
优选的，所述增稠剂选自羟乙基纤维素、德谦WT105A、德谦MB-16、金汇利8W、金汇利Pur62中的一种；消泡剂选自BYK-028、BYK-080A、德谦W-098、陕西泰和902W中的一种；催干剂选自海门水性LD-206和海门LD-421中的一种；低分子蜡类分散剂选自聚乙二醇，颜料选自钛白粉、氧化铁红、酞青蓝、柠檬黄和炭黑中的一种，填料选自碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、磷酸锌、云母氧化铁中的一种或两种，助溶剂选自乙醇。
上述水性醇酸色漆的制备方法，步骤如下：
A、制备水性色浆，在水中加入低分子蜡类分散剂、增稠剂、消泡剂、颜料、填料和助溶剂研磨2-3h，再将50-70%水性醇酸乳液;
B、制备水性醇酸色漆：将水性醇酸乳液和催干剂倒入水性色浆中搅拌均匀，即可制备出水性醇酸色漆。
本发明特点如下：
1）该乳液粒径分布均匀且较窄，常温储存可达1年不分层，4000r/min高速搅拌和温度0℃下不破乳，性价比较高；
2）该乳液适用性广，配制水性醇酸色漆、清漆不需要再进行处理，可以直接用水兑稀，使用简单方便；
3）采用最初为油包水半产品，通过加水量的不断增大，反转为水包油型醇酸乳液相反转工艺，其中温度、搅拌、速度等关键点控制简单，易操作；
本发明优点如下：
1）用水兑稀，更加环保，对人身体健康没有危害；
2）满足多项国家强制标准，适应了各项技术要求，打破了水性醇酸乳液的多处生产瓶颈；
3）成本可以让普通消费者接受，有利于产品的推广与使用；
4）水性醇酸乳液制作简单，适用性广。
附图说明
     图1是本发明实施例1水性醇酸乳液的粒径分布图。
具体实施方式
    下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。实施例中所用YX-001非离子型和YX-002阴离子型乳化剂由本申请单位西北永新涂料有限公司公开出售。实施例中所用去离子水的导电率小于20μS/cm。
实施例1-制备水性醇酸乳液：
（1）制备醇酸基础树脂：组成为下述原料，用33g豆油酸(市售)、6g超支化多元醇（瑞典Perstorp公司提供）、8g三羟甲基丙烷(市售)、12g季戊四醇(市售)、9g苯甲酸(市售)、5g松香(市售)、15g邻苯二甲酸酐(市售)、8g间苯二甲酸(市售)、4g二甲苯(市售) ，原料混合后，从200℃逐渐升温至230℃进行酯化，其中在200℃温度下保持1.5h，升温至210℃再保持1.5h，升温至220℃保持1h，升温至230℃保持5h，之后真空抽干二甲苯，制备出一种油度100g固体份的醇酸基础树脂；
（2）将51g上述树脂升温至80℃，用3g的氨水和氢氧化钠（1:1）中和，转速在500r/min搅拌20分钟；
（3）在80℃时加入3gYX-001和3gYX-002，200r/min充分搅拌30分钟；
（4）在90℃且500r/min缓慢加入40g且90℃的去离子水，加水时间为3h。
图1示出了本实施例的水性醇酸乳液粒径分布图，该图说明，经过各种不同类型仪器测试，水性醇酸乳液粒径比较小约为300nm，乳化过程稳定均匀使得分布窄而且均匀，保证了其储存稳定性。
实施例2-制备水性醇酸乳液：
（1）制备醇酸基础树脂：组成为下述原料，用40g豆油酸、9g超支化多元醇、7g三羟甲基丙烷、10g季戊四醇、4g苯甲酸、2g松香、20g邻苯二甲酸酐、5g间苯二甲酸、3g二甲苯，原料混合后，在230℃酯化10h制备出一种100g固体份的醇酸基础树脂。
2）将60g上述树脂升温至100℃，用5g的氨水和氢氧化钾（1:1）中和，转速在400r/min搅拌20分钟；
（3）在100℃时加入5gYX-001和5gYX-002，1000r/min充分搅拌20分钟；
（4）在80℃且1000r/min缓慢加入25g且80℃的去离子水，加水时间为4h。
实施例3-制备水性醇酸乳液：
（1）制备醇酸基础树脂：组成为下述原料，用30g豆油酸、3g超支化多元醇、3g三羟甲基丙烷、18g季戊四醇、6g苯甲酸、4g松香、18g邻苯二甲酸酐、10g间苯二甲酸、8g二甲苯，原料混合后，在200℃酯化6制备出一种100%固体份的醇酸基础树脂。
2）将40g上述树脂升温至60℃，用2g的三聚氰胺和氢氧化钠（1:3）中和，转速在200r/min搅拌10分钟；
（3）在60℃时加入2gYX-001和2gYX-002，500r/min充分搅拌10分钟；
（4）在60℃且200r/min缓慢加入54g且60℃的去离子水，加水时间为2h。
实施例4-制备水性醇酸乳液：步骤同实施例1，不同之处在于碱性化合物选自三乙胺和氢氧化钠（1:3）。
实施例5-制备水性醇酸乳液：步骤同实施例1，不同之处在于碱性化合物选自氨水。
实施例6-制备水性醇酸乳液：步骤同实施例1，不同之处在于碱性化合物选自氢氧化钠。
实施例7-制备水性醇酸乳液：步骤同实施例1，不同之处在于碱性化合物选自氢氧化钾。
实施例8-制备水性醇酸乳液：步骤同实施例1，不同之处在于碱性化合物选自三乙胺。
实施例9-制备水性醇酸乳液：步骤同实施例1，不同之处在于碱性化合物选自三聚氰胺。
实施例10-制备水性醇酸乳液：步骤同实施例1，不同之处在于碱性化合物选自氨水和三乙胺（1:1）。
实施例11-制备水性醇酸乳液：步骤同实施例1，不同之处在于碱性化合物选自氨水和三聚氰胺（1:1）。
实施例12-制备水性醇酸乳液：步骤同实施例1，不同之处在于碱性化合物选自氢氧化钠和氢氧化钾（1:1）。
实施例13-制备水性醇酸乳液：步骤同实施例1，不同之处在于碱性化合物选自氢氧化钾和三乙胺（1:1）。
实施例14-制备水性醇酸乳液：步骤同实施例1，不同之处在于碱性化合物选自氢氧化钾和三聚氰胺（1:1）。
实施例15-制备水性醇酸乳液：步骤同实施例1，不同之处在于碱性化合物选自三乙胺和三聚氰胺（1:1）。
实施例16-制备水性醇酸清漆：
在28g水中添加5.1g亚什兰-羟乙基纤维素、0.6gBYK-028消泡剂、1.3g海门水性LD-206催干剂，再将65g水性醇酸乳液倒入其中，搅拌均匀，即完成水性醇酸清漆的制备.
实施例17-制备水性醇酸清漆：
在40g水中添加2.0g羟乙基纤维素、0.2gBYK-080A消泡剂、0.5g海门LD-421催干剂，再将57.3g水性醇酸乳液倒入其中，搅拌均匀，即完成水性醇酸清漆的制备。
实施例18-制备水性醇酸清漆：
在40g水中添加4.5g羟乙基纤维素、1.0g德谦W-098消泡剂、1.5g海门水性LD-206催干剂，再将70g水性醇酸乳液倒入其中搅拌均匀，即完成水性醇酸清漆的制备。
实施例19-制备水性醇酸清漆：
在40g水中添加2.0g羟乙基纤维素、1.0g陕西泰和902W消泡剂、1.5g海门水性LD-206催干剂，再将55.5g水性醇酸乳液倒入其中搅拌均匀，即完成水性醇酸清漆的制备。
实施例20-51制备水性醇酸清漆：原料配比参见表1-表4。
实施例36-水性醇酸乳液制备水性醇酸色漆的方法：
（1）制备水性色浆：
在33g水中加入1.4g聚乙二醇分散剂、4g羟乙基纤维素、0.6gBYK-028消泡剂、28g钛白粉、10g滑石粉、15g碳酸钙和8g乙醇研磨3h；
（2）制备水性醇酸色漆：将60g水性醇酸乳液和1.5g海门水性LD-206催干剂倒入38.5g水性色浆搅拌均匀，即可制备出水性醇酸色漆。
实施例37-水性醇酸乳液制备水性醇酸色漆的方法：
（1）制备水性色浆：
在40g水中加入0.5g聚乙二醇分散剂、2.0g羟乙基纤维素、0.2g BYK-080A消泡剂、20g氧化铁红、20g滑石粉和17.3g乙醇研磨3h；
（2）制备水性醇酸色漆：将69g水性醇酸乳液和1g海门水性LD-206催干剂倒入30g水性色浆搅拌均匀，即可制备出水性醇酸色漆。
实施例38-水性醇酸乳液制备水性醇酸色漆的方法：
（1）制备水性色浆：
在15g水中加入0.5g聚乙二醇分散剂、5.0g羟乙基纤维素、1.0g德谦W-098消泡剂、23.5g酞青蓝、50g碳酸钙和5g乙醇研磨3h；
（2）制备水性醇酸色漆：将50g水性醇酸乳液和1g海门LD-421催干剂倒入49g水性色浆搅拌均匀，即可制备出水性醇酸色漆。
实施例39-水性醇酸乳液制备水性醇酸色漆的方法：
（1）制备水性色浆：
在17.3g水中加入0.5g聚乙二醇分散剂、2.0g羟乙基纤维素、0.2gBYK-028陕西泰和902W消泡剂、40g柠檬黄、20g硫酸钡和20g乙醇研磨3h；
（2）制备水性醇酸色漆：将50.5g水性醇酸乳液和0.5g海门水性LD-206催干剂倒入49g水性色浆搅拌均匀，即可制备出水性醇酸色漆。
实施例40-水性醇酸色漆的制备方法：颜料选自炭黑，填料选自磷酸锌。
实施例41-水性醇酸色漆的制备方法：颜料选自炭黑，填料选自云母氧化铁。
说明：水性醇酸色漆的制备不限于以上实施例，增稠剂、消泡剂、催干剂的搭配同表1-表4例举的例子，颜料、填料和助溶剂属大宗原材料，根据需要选择，颜料依据颜色进行选用，如颜料选自钛白粉、氧化铁红、酞青蓝、柠檬黄和炭黑中的一种，填料选自碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、磷酸锌、云母氧化铁中的一种或两种。
本发明产品《检测结果》见表5-表7。

Claims (10)

1.一种水性醇酸乳液，其特征在于它由以下质量百分含量的原料组成：
40-60%醇酸基础树脂、2-5%的碱性化合物、2-5%YX-001非离子型乳化剂、2-5%YX-002阴离子型乳化剂、25-54%去离子水；其中醇酸基础树脂的组成为下述质量百分含量的原料，豆油酸30-40%、超支化多元醇3-9%、三羟甲基丙烷3-8%、季戊四醇10-18%、苯甲酸4-9%、松香2-5%、邻苯二甲酸酐15-20%、间苯二甲酸5-10%和二甲苯3-8%。
2.根据权利要求1所述的一种水性醇酸乳液，其特征在于：碱性化合物选自氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、三聚氰胺中的一种或两种；所述去离子水的导电率小于20μS/cm。
3.权利要求1所述的水性醇酸乳液的制备方法，它包括如下步骤：
（1）制备醇酸基础树脂，原料混合后，在200-230℃温度下酯化6-10h，制备出油度在40%-55%之间的醇酸基础树脂；
（2）制备水性醇酸乳液：将醇酸基础树脂升温至60-100℃时，用的碱性化合物中和，转速在200-500r/min搅拌10-30分钟；在60-100℃时，加入%YX-001非离子型乳化剂和YX-002阴离子型乳化剂，在60-90℃温度，200-1000r/min转速下缓慢加入温度为60-90℃的去离子水，加水时间为2-4h。
4.根据权利要求3所述的一种水性醇酸乳液的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中酯化反应过程为从200℃逐渐升温至230℃，其中在200℃温度下保持1.5h，升温至210℃再保持1.5h，升温至220℃保持1h，升温至230℃保持5h。
5.一种水性醇酸清漆，其特征在于它由以下质量百分含量的原料组成：
23-40%水、2-5.1%增稠剂、0.2-1%消泡剂、0.5-1.5%催干剂、55.5-70%的权利要求1所述水性醇酸乳液。
6.根据权利要求5所述的一种水性醇酸清漆，其特征在于：所述增稠剂选自羟乙基纤维素、德谦WT105A、德谦MB-16、金汇利8W、金汇利Pur62中的一种；消泡剂选自BYK-028、BYK-080A、德谦W-098、陕西泰和902W中的一种；催干剂选自海门水性LD-206和海门LD-421中的一种。
7.权利要求5所述水性醇酸清漆的制备方法：其特征在于其步骤为在水中添加增稠剂、消泡剂、催干剂，再将水性醇酸乳液倒入水中，搅拌均匀，即成。
8.一种水性醇酸色漆，其特征在于它由以下质量百分含量的原料组成：
50-69%水性醇酸乳液、0.5-1.5%催干剂、30-49%水性色浆，其中水性色浆由以下质量百分含量的原料组成：15-40%水、低分子蜡类分散剂、增稠剂、消泡剂、颜料、填料和助溶剂。
9.根据权利要求8所述的一种水性醇酸色漆，其特征在于：所述增稠剂选自羟乙基纤维素、德谦WT105A、德谦MB-16、金汇利8W、金汇利Pur62中的一种；消泡剂选自BYK-028、BYK-080A、德谦W-098、陕西泰和902W中的一种；催干剂选自海门水性LD-206和海门LD-421中的一种；低分子蜡类分散剂选自聚乙二醇，颜料选自钛白粉、氧化铁红、酞青蓝、柠檬黄和炭黑中的一种，填料选自碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、磷酸锌、云母氧化铁中的一种或两种，助溶剂选自乙醇。
10.权利要求8所述水性醇酸色漆的制备方法，其特征在于步骤如下：
A、制备水性色浆，在水中加入低分子蜡类分散剂、增稠剂、消泡剂、颜料、填料和助溶剂研磨2-3h，再将50-70%水性醇酸乳液;
B、制备水性醇酸色漆：将水性醇酸乳液和催干剂倒入水性色浆中搅拌均匀，即可制备出水性醇酸色漆。
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