CN105820320A - 一种木器底漆用醇酸树脂及其合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种木器底漆用醇酸树脂及其合成方法，该醇酸树脂包括：精炼植物油、多元醇、多元酸、金属氢氧化物催化剂和混合二甲苯；其合成方法是先将精炼植物油、2/5重量份多元醇投入反应釜，在二氧化碳气氛下加热反应后投入氢氧化锂催化剂，继续保温反应取样，醇解清时降温，然后将多元酸、3/5重量份多元醇、混合二甲苯溶剂投入反应釜中，升温至170～190℃保温反应3～6h，后升温至210～225℃继续反应，当反应物酸值≤12 mgKOH/g、格氏管粘度15～25秒/25℃时，降温放样，即得。该醇酸树脂在低粘度范围内大幅度提高木器底漆用醇酸树脂固体份含量，大量减少有机溶剂使用量，降低VOC排放。

Description

一种木器底漆用醇酸树脂及其合成方法
技术领域
本发明属于合成树脂技术领域，具体涉及一种木器底漆用醇酸树脂及其合成方法。
背景技术
醇酸树脂是我国涂料工业用合成树脂中用量最大、用途最为广泛的品种之一，具有较好的施工性、功能性、经济性等应用性能。醇酸树脂的原材料来源丰富，成本较低，易与其他树脂互溶、改性，漆膜综合性能良好，广泛用于木材、金属表面的涂装。醇酸树脂根据其配方体系中油或者油酸的用量大小不同，又分为短油度、中油度、长油度醇酸树脂，并分别具有不同的涂层特点而有不同的用途。但是目前应用中的醇酸树脂绝大多数都属于溶剂型树脂，VOC排放量大，环境污染严重。因此，开发高固体份低粘度环保型醇酸树脂对降低VOC排放、降低能源浪费、减少环境污染意义重大。目前，国内已经有开发成功的气干性高固低粘长油度醇酸树脂的专利技术，其报道的醇酸树脂固体份含量可以提高到75％～80％。但是，可用于木器漆方面的固体份超过90％的短油度醇酸树脂相关应用报道极少。
发明内容
解决的技术问题：本发明的目的是克服现有木器底漆用醇酸树脂有机挥发物过高的技术问题，提供一种木器底漆用醇酸树脂及其合成方法，该醇酸树脂在低粘度范围内大幅度提高木器底漆用醇酸树脂固体份含量，大量减少有机溶剂使用量，降低VOC排放。
技术方案：一种木器底漆用醇酸树脂，原料以重量份计包括：精炼植物油30份，多元醇25～30份，多元酸40～48份，金属氢氧化物催化剂0.1～0.2份，混合二甲苯6～7份。
进一步地，所述精炼植物油为经过碱炼、脱色、脱蜡、脱臭加工后的大豆油、亚麻油、棉籽油、玉米油、花生油、葵花油、米糠油、蓖麻油中一种或几种的混合物。
进一步地，所述多元醇为甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷、乙二醇、二甘醇、新戊二醇中一种或几种的混合物。
进一步地，所述多元酸为苯甲酸、己二酸、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐中一种或几种的混合物。
所述金属氢氧化物催化剂为氢氧化锂。
所述木器底漆用醇酸树脂的合成方法，包括如下步骤：
步骤1，将精炼植物油、2/5重量份多元醇投入反应釜，在二氧化碳气氛下加热升温至230～250℃，反应10min后投入氢氧化锂催化剂，继续保温反应1～2h，取样，醇解清时降温至150～180℃；
步骤2，将多元酸、3/5重量份多元醇、混合二甲苯溶剂投入反应釜中，升温至170～190℃保温反应3～6h，后升温至210～225℃继续反应，当反应物酸值≤12mgKOH/g、格氏管粘度15～25秒/25℃时，降温放样，即得。
醇酸树脂可以通过醇超量来调节分子量的大小，作为最终控制树脂粘度的途径之一。但是，随着醇超量的增加，树脂羟值也随之增高，整个树脂体系的极性增强，分子间作用力增大，反而使粘度增大。羟值过高，树脂分子链中的羟基严重过剩，降低了漆膜的耐水、耐有机溶剂等性能。另一种降低树脂粘度的办法，就是在不改变整个树脂体系羟值的前提下，可以通过增加配方体系中二元醇和一元酸(或者植物油、油酸)的用量，相应减少二元或三元酸、三元或四元醇的用量，来使得最终树脂成品的粘度降低。但是，由于一元酸与二元醇反应生成的是线性分子，造成醇酸树脂平均分子量降低低，制漆后漆膜丰满度、硬度、干性等整体性能指标下降。因此，选择合适的醇超量、油度、原材料品种，控制较窄的分子量分布范围，才可以有效降低树脂粘度、提高固体份含量，而不影响漆膜性能。
本发明的醇酸树脂是应用于木器漆底漆方面，综合考虑了各项影响因素：①要求油度不能太长，在31～35％；②羟值(100％固含)在110～140mgKOH/g，以利于应用于木器PU底漆或NC底漆方面；③成品树脂的格氏管粘度控制在15～25秒/25℃；④醇酸树脂的酸值，在6～12mgKOH/g。所得醇酸树脂的质量标准为：外观透明无机械性杂质，酸值(mgKOH/g)≤12，格氏管粘度15～25秒/25℃，颜色(Fe-Co比色)≤12#，固体份含量93±1％，羟值(mgKOH/g)120±10，分子量(Mw)10000～30000。
本发明在投入第二步料反应过程中低温逐步升温反应并于160～180℃期间开启反应釜塔节立式冷却器，进行多次保温反应，一方面是为了防止乙二醇、二甘醇等的物料损失，另一方面是为了使最终产品的分子量分布范围较窄，有利于实现高固低粘，更有利于最终漆膜的干性。
有益效果：
1.本发明的醇酸树脂在低粘度范围内大幅度提高木器底漆用醇酸树脂固体份含量至92±1％，大量减少有机溶剂使用量，比传统用的醇酸树脂减少有机溶剂用量73％以上，环保效益明显；
2.本发明的醇酸树脂既可以与硝化棉配置成木器漆底漆，也可以与甲苯二异氰酸酯的加成物或三聚体配制成双组份木器底漆，其涂层附着力好、硬度高、耐磨、耐冲击、丰满度极佳、柔韧性好、有机挥发物少，有利于环境保护，具有良好的施工性能。
具体实施方式
以下实施例中采用的原料为：
精炼大豆油：色拉油，山东渤海油脂工业有限公司
甘油：含量99.5％，益海嘉里集团益海(连云港)精细化学工业有限公司
季戊四醇：单季含量95％，江苏瑞阳开磷化工股份有限公司
邻苯二甲酸酐：山东宏信化工有限公司
苯甲酸：一级，山东淄博鲁南化工有限公司
三羟甲基丙烷：工业级，吉林化学工业公司
新戊二醇：一级，日本三井化学株式会社
乙二醇：涤纶级，北京燕山石油化工有限公司
己二酸：工业级，德国拜耳材料科技
氢氧化锂：试剂级，克拉马尔(上海)紫铭试剂厂
无水乙醇：山东莱阳康德化学试剂厂
实施例1
木器底漆用醇酸树脂的合成方法，包括如下步骤：
步骤1，以重量份计，将精炼大豆油30份、甘油4.2份、季戊四醇6.7份投入反应釜，通二氧化碳保护，升温至240～250℃保温10分钟，投入氢氧化锂催化剂0.015份，并于240～250℃保温1小时，取样，测醇解，醇解物：95％乙醇(体积比)＝1:5，醇解清则降温至150～180℃；
步骤2，以重量份计，将邻苯二甲酸酐24份、苯甲酸5份、三羟甲基丙烷4.4份、己二酸14.5份、新戊二醇4份、乙二醇7.7份、混合二甲苯7份投入反应釜，通入二氧化碳，开启反应釜塔节立式冷却器，升温至170～180℃保温反应2h，保温结束关闭反应釜塔节立式冷却器，于180～190℃保温反应2h，后缓慢升温至210～220℃反应。反应过程中每隔1小时取样检测酸值和粘度，当酸值≤13mgKOH/g，每0.5小时取样检测一次，当酸值≤12mgKOH/g，格氏管粘度15～25秒/25℃，降温放料。
实施例2
木器底漆用醇酸树脂的合成方法，包括如下步骤：
步骤1，以重量份计，将精炼大豆油29份、甘油4.5份、季戊四醇6.5份投入反应釜，通入二氧化碳保护，升温至240～250℃保温10分钟，投入氢氧化锂催化剂0.015份，并于240～250℃保温1小时，取样，测醇解，醇解物：95％乙醇(体积比)＝1:5，醇解清则降温至150～180℃；
步骤2，以重量份计，将邻苯二甲酸酐23份、苯甲酸4.8份、三羟甲基丙烷4.5份、己二酸15份、新戊二醇4.5份、乙二醇8份、混合二甲苯8份投入反应釜，通入二氧化碳，开启反应釜塔节立式冷却器，升温至170～180℃保温反应2h，保温结束关闭反应釜塔节立式冷却器，于180～190℃保温反应2h，后缓慢升温至210～220℃反应。反应过程中每隔1小时取样检测酸值和粘度，当酸值≤13mgKOH/g，每0.5小时取样检测一次，当酸值≤12mgKOH/g，格氏管粘度15～25秒/25℃，降温放料。
实施例3
木器底漆用醇酸树脂的合成方法，包括如下步骤：
步骤1，以重量份计，将精炼大豆油31份、甘油4.2份、季戊四醇7份投入反应釜，通二氧化碳保护，升温至240～250℃保温10分钟，投入氢氧化锂催化剂0.015份，并于240～250℃保温1小时，取样，测醇解，醇解物：95％乙醇(体积比)＝1:5，醇解清则降温至150～180℃，
步骤2，以重量份计，将邻苯二甲酸酐25份、苯甲酸5份、三羟甲基丙烷5份、己二酸14份、新戊二醇4.5份、乙二醇7.9份、混合二甲苯8份投入反应釜，通入二氧化碳，开启反应釜塔节立式冷却器，升温至170～180℃保温反应2h，保温结束关闭反应釜塔节立式冷却器，于180～190℃保温反应2h，后缓慢升温至210～220℃反应。反应过程中每隔1小时取样检测酸值和粘度，当酸值≤13mgKOH/g，每0.5小时取样检测一次，当酸值≤12mgKOH/g，格氏管粘度15～25秒/25℃，降温放料。
实施例4
木器底漆用醇酸树脂的合成方法，包括如下步骤：
步骤1，以重量份计，将精炼大豆油31.5份、甘油5份、季戊四醇6.5份投入反应釜，通二氧化碳保护，升温至240～250℃保温10分钟，投入氢氧化锂催化剂0.016份，并于240～250℃保温1小时，取样，测醇解，醇解物：95％乙醇(体积比)＝1:5，醇解清则降温至150～180℃，
步骤2，以重量份计，将邻苯二甲酸酐23份、苯甲酸5份、三羟甲基丙烷5.5份、己二酸15份、新戊二醇6份、乙二醇7份、混合二甲苯8份投入反应釜，通入二氧化碳，开启反应釜塔节立式冷却器，升温至170～180℃保温反应2h，保温结束关闭反应釜塔节立式冷却器，于180～190℃保温反应2h，后缓慢升温至210～220℃反应。反应过程中每隔1小时取样检测酸值和粘度，当酸值≤13mgKOH/g，每0.5小时取样检测一次，当酸值≤12mgKOH/g，格氏管粘度15～25秒/25℃，降温放料。
应用例1
将实施例1至4所得醇酸树脂与江苏三木化工股份有限公司生产的商品牌号为3370D醇酸树脂样品制成NC(硝基)木器清底漆进行性能对比。NC底漆配方见表1，表中1/4秒硝化棉为四川北方硝化棉股份有限公司生产，消泡剂为华夏助剂的HX-2500型号，硬脂酸锌为进口产品。
表1NC底漆配方
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 江苏三木3370D
树脂 32 32 32 32 32
正丁醇 2 2 2 2 2
乙酸丁酯 27.3 27.3 27.3 27.3 27.3
乙酸乙酯 10 10 10 10 10
1/4秒硝化棉 32 32 32 32 32
有机膨润土 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
硬脂酸锌 4 4 4 4 4
消泡剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
取上述配置好的漆液与硝基稀释剂按照2:1混合、喷板，漆膜性能对比如表2。
表2涂膜性能对比
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 江苏三木3370D
外观 丰满度极佳 丰满度极佳 丰满度极佳 丰满度极佳 涂膜较瘦
表干 15min 15min 15min 15min 15min
实干 6h 6h 6h 6h 8h
硬度(铅笔) h h h h hb
附着力(划格法) 一级 一级 一级 一级 二级
柔韧性 1mm 2mm 1mm 2mm 3mm
冲击强度 20—30cm 20—30cm 20—30cm 20—30cm 15cm
应用例2
将实施例1至4所得醇酸树脂与江苏三木化工股份有限公司生产的商品牌号为3370D醇酸树脂样品制成PU(聚氨酯)木器清底漆性能对比。PU底漆配方见表3，表中有机膨润土由海明斯特殊化学品有限公司生产，硬脂酸锌为进口产品，滑石粉由广西桂林龙胜产2000目，透明粉由深圳市海扬粉体科技有限公司生产，消泡剂为德国比克公司BYK-052，催干剂为美国气体的他T-12。
表3PU底漆配方
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 江苏三木3370D
树脂 60 60 60 60 60
二甲苯 4 4 4 4 4
乙酸乙酯 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8
硬脂酸锌 4 4 4 4 4
有机膨润土 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
滑石粉 15 15 15 15 15
催干剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
消泡剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
透明粉 12 12 12 12 12
取上述配好的漆与江苏三木化工股份有限公司生产的甲苯二异氰酸酯加成物750T(固含50％)按照1:1混合后喷板，涂膜性能如表4：
表4涂膜性能对比
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 江苏三木3370D
外观 丰满度极佳 丰满度极佳 丰满度极佳 丰满度极佳 涂膜一般
表干 20min 20min 20min 20min 20min
实干 10h 10h 10h 10h 12h
硬度(铅笔) 2h 2h 2h 2h 1h
附着力(划格法) 一级 一级 一级 一级 二级
柔韧性 2mm 2mm 1mm 2mm 2mm
冲击强度 50cm 50cm 50cm 50cm 40cm
由以上结果可知，本发明所得醇酸树脂制成的底气涂层附着力好、硬度高、耐磨、耐冲击、丰满度极佳、柔韧性好，具有良好的施工性能。

Claims (6)

1.一种木器底漆用醇酸树脂，其特征在于：原料以重量份计包括：精炼植物油30份，多元醇25～30份，多元酸40～48份，金属氢氧化物催化剂0.1～0.2份，混合二甲苯6～7份。
2.根据权利要求1所述的木器底漆用醇酸树脂，其特征在于：所述精炼植物油为经过碱炼、脱色、脱蜡、脱臭加工后的大豆油、亚麻油、棉籽油、玉米油、花生油、葵花油、米糠油、蓖麻油中一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的木器底漆用醇酸树脂，其特征在于：所述多元醇为甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷、乙二醇、二甘醇、新戊二醇中一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的木器底漆用醇酸树脂，其特征在于：所述多元酸为苯甲酸、己二酸、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐中一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的木器底漆用醇酸树脂，其特征在于：所述金属氢氧化物催化剂为氢氧化锂。
6.权利要求1所述的木器底漆用醇酸树脂的合成方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，将精炼植物油、2/5重量份多元醇投入反应釜，在二氧化碳气氛下加热升温至230～250℃，反应10min后投入氢氧化锂催化剂，继续保温反应1～2h，取样，醇解清时降温至150～180℃；
步骤2，将多元酸、3/5重量份多元醇、混合二甲苯溶剂投入反应釜中，升温至170～190℃保温反应3～6h，后升温至210～225℃继续反应，取样，当酸值≤12mgKOH/g、格氏管粘度15～25秒/25℃时，降温放样，即得。
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