CN105969032A - 一种水性醇酸涂料及其制备方法 - Google Patents

一种水性醇酸涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料生产领域，特别涉及水性醇酸涂料技术。本发明的目的在于提供一种漆膜具有优良的外观、性能，可以保持长时间贮存稳定，干燥后的漆膜性能不发生明显变化的水性醇酸涂料，其由如下重量份的组分组成：35‑50份改性醇酸树脂、0.5‑2份中和剂、23‑40份去离子水、0.2‑0.8份分散剂、0.2‑0.8份消泡剂、5‑28颜料、5‑16填料、0.5‑2份催干剂、0.3‑0.5份流平剂、0.5‑2份防闪蚀剂、0.5‑2份增稠剂。本发明可制成高装饰性、高丰满度装饰性涂料，也可制成具有一定耐腐蚀性的防锈底漆，产品贮存稳定，不分层，有着极好的施工性，较低的VOC，节约能源，减少环境污染，降低制造成本。

Description

一种水性醇酸涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料生产领域，特别涉及水性醇酸涂料技术。
背景技术
水性醇酸涂料相对于传统的溶剂型醇酸防腐涂料有许多优点：首先是以水作为溶剂，节约资源，降低了大气污染，减少了施工时发生火灾的可能性；其次是仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，明显改善作业环境条件，减少了生产和施工人员的职业健康影响；再次是在清洗涂装工具时无需使用溶剂，而用水清洗，大大减少清洗溶剂的消耗，降低成本，保护环境。但也存在一些明显的缺点：涂膜干燥缓慢、硬度低、耐水性和耐腐蚀性差、户外耐候性不佳等，需要通过改性来满足性能要求。另外,水溶性醇酸树脂在贮存过程中由于酯键的水解，会降低树脂的相对分子质量；加之其本身的相对分子质量较低，氧气在水中的溶解度较低等，导致其干燥速率比相应的溶剂型醇酸树脂慢。除此之外，其早期的硬度、耐水性和耐溶剂性也较差，清漆和色漆的水解稳定性也不尽人意，所以仍需对其进行改性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种漆膜具有优良的外观、光泽、干性、附着力、硬度、耐水性，可以保持长时间贮存稳定，干燥后的漆膜性能不发生明显变化的水性醇酸涂料。
为了达到上述目的，本发明的一种水性醇酸涂料，其由如下重量份的组分组成：
35-50份改性醇酸树脂、0.5-2份中和剂、23-40份去离子水、0.2-0.8份分散剂、0.2-0.8份消泡剂、5-28颜料、5-16填料、0.5-2份催干剂、0.3-0.5份流平剂、0.5-2份防闪蚀剂、0.5-2份增稠剂；
所述改性醇酸树脂，由如下方法制备得到：
在反应器中，按照重量份数加入23-30份桐亚油酸、8-12份苯甲酸、5-10份间苯二甲酸、1.5-3份顺酐、12-18份三羟甲基丙烷、0.05-0.2份单丁基氧化锡，加完后在155-165℃保温反应2h，升温至175-185℃保温反应2h，升温至195-205℃保温至反应物清，然后加入二甲苯逐步升温至215-225℃保温进行回流酯化反应，至测酸值低于5mgKOH/g时，冷却至170-180℃下真空抽去二甲苯，冷却至160℃以下加入30-35份丙二醇甲醚兑稀；将反应物料升温至125-130℃下滴加25-35份混合单体，在2h内均匀滴加完成，再滴加5-15份上述混合单体与1-3份甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，滴完后于125-130℃保温1h，然后补加0.2份过氧化二叔丁基和3份丙二醇甲醚，保温1h，降温，出料；
所述混合单体由苯乙烯、甲基丙烯酸和过氧化二叔丁基组成，三者的重量比为：65-70：20-28：1-3。
作为优选，所述中和剂为氨水、二甲基乙醇胺、三乙胺等。
作为优选，所述分散剂为一种带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液，该溶液不含任何有机溶剂，只适宜于水性系统。
作为优选，所述消泡剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物，憎水性固体和破泡聚硅氧烷在聚乙二醇中的混合物等。
作为优选，所述颜料为钛白粉、碳黑、酞菁兰、氧化铁红等。
作为优选，所述填料为硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、磷酸锌、三聚磷酸铝、铁钛粉等。
作为优选，所述催干剂为Co、Zn、Ba多金属水性复合高效催干剂。
作为优选，所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体、聚醚—聚酯改性羟基官能聚二甲基硅氧烷溶液、非离子型丙烯酸酯共聚体等。
作为优选，所述防闪蚀剂为溶于多种溶剂混合物中的螯合锌化合物。
作为优选，所述增稠剂为碱溶胀增稠剂、缔合型增稠剂等。
本发明的另一个目的是提供一种水性醇酸涂料的制备方法，包括如下步骤：
1、制备改性醇酸树脂
在反应器中，按照重量份数加入23-30份桐亚油酸、8-12份苯甲酸、5-10份间苯二甲酸、1.5-3份顺酐、12-18份三羟甲基丙烷、0.05-0.2份单丁基氧化锡，加完后在155-165℃保温反应2h，升温至175-185℃保温反应2h，升温至195-205℃保温至反应物清，然后加入二甲苯逐步升温至215-225℃保温进行回流酯化反应，至测酸值低于5mgKOH/g时，冷却至170-180℃下真空抽去二甲苯，冷却至160℃以下加入30-35份丙二醇甲醚兑稀；将反应物料升温至125-130℃下滴加25-35份混合单体，在2h内均匀滴加完成，再滴加5-15份上述混合单体与1-3份甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，滴完后于125-130℃保温1h，然后补加0.2份过氧化二叔丁基和3份丙二醇甲醚，保温1h，降温，出料；
2、制备水性醇酸涂料
在分散釜中，投入35-50份步骤1制备得到的改性醇酸树脂、0.5-2份中和剂，18-25份去离子水，充分混合，再加入0.2-0.8份分散剂、0.2-0.8份消泡剂、5-28份颜料、5-15份填料、0.5-2份催干剂，进行研磨分散至细度小于20μm，加入余下的5-15份去离子水、0.3-0.5份流平剂、0.5-2份防闪蚀剂，最后用0.5-2份增稠剂调整粘度。
本发明的改性醇酸树脂由桐亚油酸、间苯二甲酸、三羟甲基丙烷为主要原料合成，较传统的甘油、苯酐合成的醇酸树脂具有更好的化学耐性和抗水解性；同时，采用易与含有共轭双键反应的丙烯酸单体进行改性，提高树脂的耐水性、干性及水解稳定性，并加入有机硅烷进一步提高树脂的耐水性和稳定性。通过使用胺中和剂可使改性醇酸树脂形成盐基化树脂，进一步分散在水中，形成稳定的水分散体树脂液。用该树脂液制成水性醇酸涂料，其漆膜具有优良的外观、光泽、干性、附着力、硬度、耐水性，在各种施工过程中无不良反应。而且，可以保持长时间贮存稳定，干燥后的漆膜性能不发生明显变化。
本发明的水性醇酸涂料通过润湿分散剂的作用防止颜料絮凝，减少浮色和发花，并增加了体系的贮存稳定性，改善了颜料润湿和光泽，降低了研磨料的粘度；通过消泡剂的作用有良好的消泡和脱泡作用，并有优异的长期稳定性；通过流平剂的作用减少表面张力从而改善基材润湿并改善表面滑爽性和抗粘性，避免贝纳德漩涡，同时增进流平和光泽；通过防闪蚀剂的作用使涂料对含铁基材表现出强亲合力以防止闪蚀的产生；通过增稠剂的作用使涂料增稠，并具有优异的流平性，能够提高颜料的防沉性或沉淀以后的再分散性。产品可制成高装饰性、高丰满度装饰性涂料，也可制成具有一定耐腐蚀性的防锈底漆，产品贮存稳定，不分层，有着极好的施工性，较低的VOC，节约能源，减少环境污染，降低制造成本。
具体实施方式
制备改性醇酸树脂
制备例1
在一个装有搅拌器、冷凝器、加热器的反应器中，称重加入24.5g桐亚油酸、10g苯甲酸、7.5g间苯二甲酸、2g顺酐、15g三羟甲基丙烷、0.09g单丁基氧化锡，加完后在155-165℃保温反应2h，升温至175-185℃保温反应2h，升温至195-205℃保温至反应物清，然后加入二甲苯逐步升温至215-225℃保温进行回流酯化反应，至测酸值低于5mgKOH/g时，冷却至170-180℃下真空抽去二甲苯，冷却至160℃以下加入33g丙二醇甲醚兑稀；将反应物料升温至125-130℃下滴加30g混合单体(包含21g苯乙烯、8.4g甲基丙烯酸、0.6g过氧化二叔丁基)，在2h内均匀滴加完成，再滴加10g上述混合单体(包含7g苯乙烯、2.8g甲基丙烯酸、0.2g过氧化二叔丁基)与2g甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，滴完后于125-130℃保温1h，补加0.20g过氧化二叔丁基和3.00g丙二醇甲醚，保温1h，降温，出料。所得改性醇酸树脂不挥发份为69.5％、粘度为27s(格氏管)，酸值为33.5mgKOH/g。
制备例2
在一个装有搅拌器、冷凝器、加热器的反应器中，称重加入30g桐亚油酸、8g苯甲酸、10g间苯二甲酸、1.5g顺酐、18g三羟甲基丙烷、0.05g单丁基氧化锡，加完后在155-165℃保温反应2h，升温至175-185℃保温反应2h，升温至195-205℃保温至反应物清，然后加入二甲苯逐步升温至215-225℃保温进行回流酯化反应，至测酸值低于5mgKOH/g时，冷却至170-180℃下真空抽去二甲苯，冷却至160℃以下加入33g丙二醇甲醚兑稀；将反应物料升温至125-130℃下滴加、35g混合单体(包含24.07g苯乙烯、10.37g甲基丙烯酸、0.56g过氧化二叔丁基)，在2h内均匀滴加完成，再滴加5g上述混合单体(包含3.44g苯乙烯、1.48g甲基丙烯酸、0.08g过氧化二叔丁基)与3g甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，滴完后于125-130℃保温1h，补加0.20g过氧化二叔丁基和3.00g丙二醇甲醚，保温1h，降温，出料。所得改性醇酸树脂不挥发份为68.7％、粘度为27.6s(格氏管)，酸值为34.2mgKOH/g。
对比制备例1
在一个装有搅拌器、冷凝器、加热器的反应器中，称重加入24.5g桐亚油酸、10g苯甲酸、7.5g间苯二甲酸、2g顺酐、15g三羟甲基丙烷、0.09g单丁基氧化锡，加完后在155-165℃保温反应2h，升温至175-185℃保温反应2h，升温至195-205℃保温至反应物清，然后加入二甲苯逐步升温至215-225℃保温进行回流酯化反应，至测酸值低于5mgKOH/g时，冷却至170-180℃下真空抽去二甲苯，冷却至160℃以下加入33g丙二醇甲醚兑稀；将反应物料升温至125-130℃下滴加40g苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、过氧化二叔丁基的混合单体，在3h内均匀滴加完成，滴完后于125-130℃保温1h，补加0.20g过氧化二叔丁基和3.00g丙二醇甲醚，保温1h，降温，出料。所得改性醇酸树脂不挥发份为63％、粘度为62s(格氏管)，酸值为40.3mgKOH/g。
制备水性醇酸涂料
实施例1
在分散釜中，投入350g制备例1中的改性醇酸树脂，与10g二甲基乙醇胺 中和，分散均匀后，在搅拌下依次加入200g去离子水、3g分散剂、3g消泡剂、30g酞青兰、80g钛白粉、80g沉淀硫酸钡、80g磷酸锌、6g催干剂高速分散均匀后，砂磨至细度小于20μm为合格，再加入余下的100g去离子水，4g流平剂、5g防闪蚀剂搅拌均匀，最后用7g增稠剂调整粘度。
实施例2
在分散釜中，投入350g制备例2中的改性醇酸树脂，与10g氨水中和，分散均匀后，在搅拌下依次加入200g去离子水、3g分散剂、3g消泡剂、30g酞青兰、80g钛白粉、80g沉淀硫酸钡、80g磷酸锌、6g催干剂高速分散均匀后，砂磨至细度小于20μm为合格，再加入余下的100g去离子水，4g流平剂、5g防闪蚀剂搅拌均匀，最后用7g增稠剂调整粘度。
实施例3
在分散釜中，投入350g制备例1中的改性醇酸树脂，与10g二甲基乙醇胺中和，分散均匀后，在搅拌下依次加入200g去离子水、6g分散剂、3g消泡剂、30g酞青兰、80g钛白粉、160g沉淀硫酸钡、6g催干剂高速分散均匀后，砂磨至细度小于20μm为合格，再加入余下的100g去离子水，4g流平剂、5g防闪蚀剂搅拌均匀，最后用7g增稠剂调整粘度。
实施例4
在分散釜中，投入350g制备例2中的改性醇酸树脂，与10g二甲基乙醇胺中和，分散均匀后，在搅拌下依次加入200g去离子水、3g分散剂、3g消泡剂、30g酞青兰、80g钛白粉、80g沉淀硫酸钡、80g磷酸锌、9g催干剂高速分散均匀后，砂磨至细度小于20μm为合格，再加入余下的100g去离子水，4g流平剂、5g防闪蚀剂搅拌均匀，最后用7g增稠剂调整粘度。
对比例1
在分散釜中，投入350g对比制备例1中的改性醇酸树脂，与10g二甲基乙醇胺中和，分散均匀后，在搅拌下依次加入200g去离子水、3g分散剂、3g消 泡剂、30g酞青兰、80g钛白粉、80g沉淀硫酸钡、80g磷酸锌、6g催干剂高速分散均匀后，砂磨至细度小于20μm为合格，再加入余下的100g去离子水，4g流平剂、5g防闪蚀剂搅拌均匀，最后用7g增稠剂调整粘度。
对比例2
在分散釜中，投入350g对比制备例1中的改性醇酸树脂，与10g氨水中和，分散均匀后，在搅拌下依次加入200g去离子水、3g分散剂、3g消泡剂、30g酞青兰、80g钛白粉、80g沉淀硫酸钡、80g磷酸锌、6g催干剂高速分散均匀后，砂磨至细度小于20μm为合格，再加入余下的100g去离子水，4g流平剂、5g防闪蚀剂搅拌均匀，最后用7g增稠剂调整粘度。
将上述将实施例1-4和对比例1-2所得的水性醇酸涂料进行性能测试，结果如下：
从上表数据中可以看出实施例1得到的水性醇酸涂料的综合性能更好。

Claims (10)

1.一种水性醇酸涂料，其特征在于：由如下重量份的组分组成：
35-50份改性醇酸树脂、0.5-2份中和剂、23-40份去离子水、0.2-0.8份分散剂、0.2-0.8份消泡剂、5-28颜料、5-16填料、0.5-2份催干剂、0.3-0.5份流平剂、0.5-2份防闪蚀剂、0.5-2份增稠剂；
所述改性醇酸树脂，由如下方法制备得到：
在反应器中，按照重量份数加入23-30份桐亚油酸、8-12份苯甲酸、5-10份间苯二甲酸、1.5-3份顺酐、12-18份三羟甲基丙烷、0.05-0.2份单丁基氧化锡，加完后在155-165℃保温反应2h，升温至175-185℃保温反应2h，升温至195-205℃保温至反应物清，然后加入二甲苯逐步升温至215-225℃保温进行回流酯化反应，至测酸值低于5mgKOH/g时，冷却至170-180℃下真空抽去二甲苯，冷却至160℃以下加入30-35份丙二醇甲醚兑稀；将反应物料升温至125-130℃下滴加25-35份混合单体，在2h内均匀滴加完成，再滴加5-15份上述混合单体与1-3份甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，滴完后于125-130℃保温1h，然后补加0.2份过氧化二叔丁基和3份丙二醇甲醚，保温1h，降温，出料；
所述混合单体由苯乙烯、甲基丙烯酸和过氧化二叔丁基组成，三者的重量比为：65-70：20-28：1-3。
2.根据权利要求1所述的一种水性醇酸涂料，其特征在于：所述中和剂为氨水、二甲基乙醇胺或三乙胺中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种水性醇酸涂料，其特征在于：所述分散剂为一种带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。
4.根据权利要求1所述的一种水性醇酸涂料，其特征在于：所述消泡剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物，憎水性固体和破泡聚硅氧烷在聚乙二醇中的混合物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种水性醇酸涂料，其特征在于：所述颜料为钛白粉、 碳黑、酞菁兰、氧化铁红中的至少一种；所述填料为硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、磷酸锌、三聚磷酸铝、铁钛粉中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种水性醇酸涂料，其特征在于：所述催干剂为Co、Zn、Ba多金属水性复合高效催干剂。
7.根据权利要求1所述的一种水性醇酸涂料，其特征在于：所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体、聚醚—聚酯改性羟基官能聚二甲基硅氧烷溶液、非离子型丙烯酸酯共聚体中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种水性醇酸涂料，其特征在于：所述防闪蚀剂为溶于多种溶剂混合物中的螯合锌化合物。
9.根据权利要求1所述的一种水性醇酸涂料，其特征在于：所述增稠剂为碱溶胀增稠剂、缔合型增稠剂中的至少一种。
10.一种水性醇酸涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)制备改性醇酸树脂
在反应器中，按照重量份数加入23-30份桐亚油酸、8-12份苯甲酸、5-10份间苯二甲酸、1.5-3份顺酐、12-18份三羟甲基丙烷、0.05-0.2份单丁基氧化锡，加完后在155-165℃保温反应2h，升温至175-185℃保温反应2h，升温至195-205℃保温至反应物清，然后加入二甲苯逐步升温至215-225℃保温进行回流酯化反应，至测酸值低于5mgKOH/g时，冷却至170-180℃下真空抽去二甲苯，冷却至160℃以下加入30-35份丙二醇甲醚兑稀；将反应物料升温至125-130℃下滴加25-35份混合单体，在2h内均匀滴加完成，再滴加5-15份上述混合单体与1-3份甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，滴完后于125-130℃保温1h，然后补加0.2份过氧化二叔丁基和3份丙二醇甲醚，保温1h，降温，出料；
(2)制备水性醇酸涂料
在分散釜中，投入35-50份步骤(1)制备得到的改性醇酸树脂、0.5-2份中和剂，18-25份去离子水，充分混合，再加入0.2-0.8份分散剂、0.2-0.8份 消泡剂、5-28份颜料、5-15份填料、0.5-2份催干剂，进行研磨分散至细度小于20μm，加入余下的5-15份去离子水、0.3-0.5份流平剂、0.5-2份防闪蚀剂，最后用0.5-2份增稠剂调整粘度。
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