CN104830215B - 醇酸树脂酯化废水在醇酸树脂漆制备中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了醇酸树脂酯化废水在醇酸树脂漆制备中的应用。本发明将醇酸树脂酯化废水中处理难度较大和污染环境的水溶性物质，转变为低VOC醇酸树脂涂料氧化干燥的成膜物质，而不致释放到大气中并污染环境，同时产生可观的经济效益和社会效益。本发明制得的醇酸树脂漆用乳化水不仅能参与涂料的氧化交联，并且可和分散剂一起通过颜料和填料，将废水包裹起来，形成油包水的颜填料浆，因此生产出的产品成本低、性能好并兼具低粘和防冻等特殊效果。
Description
技术领域
本发明属于环境与可持续发展领域，特别涉及醇酸树脂酯化废水在醇酸树脂漆制备中的应用。
背景技术
醇酸树脂酯化废水是在树脂生产过程中由于原料发生聚合反应而生成的缩合水。醇酸树脂酯化废水的COD>20万、BOD>5万、pH值在2-4之间，主要成分为水溶性的苯酐水解物邻苯二甲酸、苯甲酸、季戊四醇以、甘油及水，故处理难度较大，处理成本较高。目前，我国醇酸树脂年产量在200万吨左右，按生产1吨醇酸树脂产生20-40公斤废水，保守估计年产4万吨废水。单从处理费用上来说，年需8000万以上，并造成大量的资源浪费和环境污染。
对于醇酸树脂酯化废水，国内大部分厂家采取直接排放的方式，造成了环境的污染。有厂家使用燃料焚烧这种废水，但能耗较高，并造成资源浪费和环境污染；广东嘉宝莉化工集团有限公司通过蒸馏回收废水中的有用物质来生产醇酸树脂，同时降低废水中的COD和BOD含量，从而降低处理难度和减少处理费用，但能耗和设备投资较大，不易推广使用；也有企业将交联剂、乳化剂、pH值调节剂、防腐剂、交联助剂和匀染剂等引入到酯化废水中，制成改性水，用于生产水性醇酸调和漆，但成漆性能较差；还有企业将酯化废水中的苯甲酸、邻苯二甲酸等原料萃取到二甲苯，通过蒸馏实现原料的浓缩和二甲苯的分离，分离后的二甲苯作为萃取溶剂循环使用，蒸馏浓缩后的含有可利用原料的二甲苯溶液用于生产醇酸树脂，但同样能耗和设备投资较大，不易推广使用。
如何发展出一种高效的、可大范围推广的酯化废水资源化利用的方法，不仅利国利民，对相关企业的生存发展也是至关重要的。
发明内容
发明目的：为了解决当前醇酸树脂酯化废水缺乏高效的、可大范围推广的资源化利用的方法，本发明的目的是提供一种用醇酸树脂酯化废水制得的乳化型醇酸树脂漆助剂，生产低VOC醇酸树脂涂料，实现酯化废水资源化利用。
技术方案：本发明提供了醇酸树脂酯化废水在醇酸树脂漆制备中的应用。
所述应用，包括以下步骤：
(1)将醇酸树脂酯化废水静置后过滤，使用pH调节剂调pH至6-8，得中性废水；
(2)将腰果酚与顺丁烯二酸酐混合，升温至180-200℃反应2-6h，同时监测反应体系粘度和酸价；当粘度≤3s/格氏，酸价≤145mg KOH/g时，降温到40-60℃，加入三乙醇胺，制得乳化剂；
(3)将步骤(1)制得的中性废水和步骤(2)制得的乳化剂混合，得醇酸树脂漆用乳化水；
(4)将醇酸树脂在300-400r/min搅拌下，依次加入分散剂、防沉剂、颜填料、溶剂，再在600-800r/min下分散15-25min；研磨后，加入步骤(3)制得的醇酸树脂漆用乳化水，搅拌使乳化；研磨，加入催干剂、防结皮剂，即得醇酸树脂漆。
优选地，步骤(1)中，所述pH调节剂为碳酸钠或碳酸氢钠。
优选地，步骤(2)中，步骤(1)制得的中性废水和步骤(2)制得的乳化剂的体积比为(95-99)：(1-5)，优选97:3。
优选地，步骤(4)中，醇酸树脂、分散剂、防沉剂、颜填料、溶剂、醇酸树脂漆用乳化水、催干剂、防结皮剂的质量比为50:(0.2-0.4):(0.2-0.4):(25-30):(0.4-0.8):(15-25):(0.4-0.6):(0.2-0.4)，优选50:0.3:0.3:28:0.6:20:0.5:0.3。
有益效果：本发明将醇酸树脂酯化废水中处理难度较大和污染环境的水溶性物质，转变为低VOC醇酸树脂涂料氧化干燥的成膜物质，而不致释放到大气中并污染环境，同时产生可观的经济效益和社会效益。本发明制得的醇酸树脂漆用乳化水不仅能参与涂料的氧化交联，并且可和分散剂一起通过颜料和填料，将废水包裹起来，形成油包水的颜填料浆，因此生产出的产品成本低、性能好并兼具低粘和防冻等特殊效果。
本发明解决了酯化废水处理成本高和污染环境的关键性问题，并产生可观的环境、经济和社会效益。
本发明利用酯废水中构成高浓度COD和BOD的污染环境的有用物质具有良好的混溶性，使制得的醇酸树脂漆用乳化水具有良好的分散性和流变性，从而使产品水性醇酸树脂漆的应用指标达到通用水性醇酸成漆的指标，使成漆在氧化干燥成膜过程中污染环境的物质不能释放到大气中，并达到国家制定的低VOC水性涂料的标准。
本发明社会效益高、市场前景广。我国每年醇酸树脂酯化废水总量近4万吨，由于酯化废水的高浓度COD和BOD，处理起来难度较大，成本较高，大部分厂家采用直接排放的方式，严重的污染了环境。在响应国家环境与可持续发展的要求下，对废水中构成高浓度COD和BOD的混合组分进行资源化利用，而不致排放到大气中，是非常必要的。本项目通过将废水中本可能污染环境的有用资源转变为水性醇酸涂料的成膜物质，既节约了资源，降低了产品成本，又不污染环境，真正地实现了废水的资源化利用的目标。公司2015年计划生产醇酸树脂5万吨，酯化废水保守估计2000吨，送到污水处理厂处理按1吨1500-2000元计算，一年处理费用200多万。如用作乳化剂的乳化水生产乳化型醇酸树脂漆助剂(公司年产乳化型醇酸树脂漆使用水6000多吨)，则每年公司不仅可节省自来水或净化水用量，同时公司自产的乳化剂比市售价格低0.5万/吨，这样公司每年可在该项目上节约300多万资金，同时，也可以给社会提供更多的就业岗位。如果推广使用并大规模产业化的话，将产生非常可观的环境、经济和社会效益。
附图说明
图1是本发明醇酸树脂酯化废水制备醇酸树脂漆的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
1、乳化剂使用加入量，实验白色色漆配方如下：
实验数据如下：
1、自制乳化剂的加入量实验：
| 乳化剂加入量 | 成漆光泽 | 粘度 | 稳定性 |
| 1％ | 70％ | 83KU | 出现破乳 |
| 1.5％ | 74％ | 86KU | 良好 |
| 2％ | 82％ | 92KU | 良好 |
| 2.5％ | 84％ | 100KU | 良好 |
| 3％ | 85％ | 110KU | 良好 |
从实验结果可以看出，随着乳化剂加入量的增加，成漆的光泽、粘度均有所增加，稳定性有所提高，并且粘度增加较为明显，综合环保、产品性能稳定及经济成本考虑，自制乳化剂的加入量选择2％较为合适。
2、与阴离子型乳化剂(烷基酚醚磺基琥珀酸酯铵盐)搭配实验结果：
| 乳化剂加入量 | 成漆光泽 | 粘度 | 稳定性 |
| 2:0.5 | 82％ | 90KU | 良好 |
| 2:1 | 88％ | 94KU | 良好 |
| 2:1.5 | 88％ | 98KU | 良好 |
| 2:2 | 88％ | 103KU | 良好 |
从实验结果可以看出，自制的乳化剂与阴离子型乳化剂搭配使用，能提高成漆的光泽，对颜料的润湿性有较大程度的提高，粘度也相应的有所增加，从上表可以看出，两种乳化剂的搭配比例为2:1最佳。
3、醇酸树脂漆用乳化水的加入量试验
依据面漆配方使用的颜填料浆，加入不同量的乳化水，试验结果表明水加入量要适当，随着含表面活性剂水的加入量的增加，体系的粘度增大。这种体系粘度的增加，并不是因树脂的聚合度变化产生，而是由于分散合格的颜填料经乳化剂将水的包裹而导致颜填料“聚集体”变大，产生体系的假稠，属分子间作用力，并不影响涂料的施工。如喷涂、刮涂等。
机械稳定性试验，震荡10小时不分水，足以说明自制的乳化剂通过颜填料已将水充分地进行了包裹，乳化水加入量少，用于包裹水的颜填料过少,使填料剩余，因填料比重大，易产生沉淀；乳化水加入量过大，但对产品的光泽会产生影响。试验数据表明：使用自制的腰果酚顺丁烯二酸酐单酯的胺盐作为乳化剂，乳化水加入量150-200公斤/吨效果较好。
该项目主要技术指标如下表。
实施例2
乳化剂使用加入量，实验白色色漆配方如下：
实施例3
乳化剂使用加入量，实验白色色漆配方如下：
Claims (6)
1.醇酸树脂酯化废水在醇酸树脂漆制备中的应用，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将醇酸树脂酯化废水静置后过滤，使用pH调节剂调pH至6-8，得中性废水；
(2)将腰果酚与顺丁烯二酸酐混合，升温至180-200℃反应2-6h，同时监测反应体系粘度和酸价；当粘度≤3s/格氏，酸价≤145mg KOH/g时，降温到40-60℃，加入三乙醇胺，制得乳化剂；
(3)将步骤(1)制得的中性废水和步骤(2)制得的乳化剂混合，得醇酸树脂漆用乳化水；
(4)将醇酸树脂在300-400r/min搅拌下，依次加入分散剂、防沉剂、颜填料、溶剂，再在600-800r/min下分散15-25min；研磨后，加入步骤(3)制得的醇酸树脂漆用乳化水，搅拌使乳化；研磨，加入催干剂、防结皮剂，即得醇酸树脂漆。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤(1)中，所述pH调节剂为碳酸钠或碳酸氢钠。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤(3)中，步骤(1)制得的中性废水和步骤(2)制得的乳化剂的体积比为(95-99)：(1-5)。
4.如权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤(3)中，步骤(1)制得的中性废水和步骤(2)制得的乳化剂的体积比为97:3。
5.如权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤(4)中，醇酸树脂、分散剂、防沉剂、颜填料、溶剂、醇酸树脂漆用乳化水、催干剂、防结皮剂的质量比为50:(0.2-0.4):(0.2-0.4):(25-30):(0.4-0.8):(15-25):(0.4-0.6):(0.2-0.4)。
6.如权利要求1所述的应用，其特征在于：步骤(4)中，醇酸树脂、分散剂、防沉剂、颜填料、溶剂、醇酸树脂漆用乳化水、催干剂、防结皮剂的质量比为50:0.3:0.3:28:0.6:20:0.5:0.3。
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Denomination of invention: Application of Alkyd Resin Esterification Wastewater in the Preparation of Alkyd Resin Paint Effective date of registration: 20221123 Granted publication date: 20170329 Pledgee: Bank of Jining Honghe Road branch of the Bank of Jining, Zoucheng Pledgor: SHANDONG PUNTIUN PAINT CO.,LTD. Registration number: Y2022980023252 |
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