CN107200836B - 一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水性涂料技术领域，特指一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法，将40份～50份的亚麻油酸、5份～6份的苯甲酸、11份～13份的二元酸、9份～12份的多元醇、7份～10份的偏苯三酸酐、1份～3份的碳化二亚胺及25份～30份的助溶剂加入反应釜中反应制得水性醇酸树脂，优点是：合成的水性醇酸树脂具有耐水性、防污性、耐候性、滑爽性、防腐性均优良等优点且可以在室温下快速固化，大大提高了该水性醇酸树脂的干燥性能、耐候性、耐久性、耐热性和耐水性；除此之外，制备工艺简单，大大提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法
技术领域
本发明属于水性涂料技术领域，特指一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法。
背景技术
随着涂料工业和涂装工艺向低污染化发展，水性涂料正在日益兴起。水性涂料减少了有机溶剂对环境造成的危害与污染，保障了操作人员的身体健康，降低了涂料的生产成本，便于工厂采取安全措施和运输，同时又便于工具的清洗。安全、环保、无公害、挥发性有机物(VOC)排放少的绿色环保涂料，非常具有研制开发的必要，亦具有广泛的应用前景。
水性涂料常用的水性树脂包括有：水性环氧树脂、水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂、水性醇酸树脂等。其中醇酸树脂是我国发展最早、产量最大的合成树脂，它价格便宜、施工简单、原料来源丰富、酸值低、能溶解于多种有机溶剂，适用于一切木材、塑料、金属的表面涂装，对颜料、填料等有较好的润湿和分散性，用其制成的漆，漆膜光亮，附着力强，耐久性好，柔韧性、光泽和丰满度都非常优良，可与多种合成树脂混合使用。
传统的水性醇酸树脂在性能上存在涂膜干燥缓慢，硬度低，耐水性、耐腐蚀性差，户外耐候性不佳等缺点，需要通过改性来改善其性能。目前，中国专利网公开了一种改性水性醇酸树脂涂料，申请号(201510237537.4)，其原料按重量份包括：丙烯酸改性水性醇酸树脂70-85份、水性环氧树脂10-25份、纳米硅溶胶10-25份、氨基树脂2-5份、金红石型钛白粉2-5份、纳米碳酸钙2-6 份、纳米二氧化钛1-4份、氧化铝2-5份、纳米氧化铁2-6份、纳米银0.1-0.5 份、聚乙二醇0.3-1份、丙二醇甲醚0.1-0.5份、乙二醇丁醚0.2-1份、三乙醇胺0.5-1.5份、苯并三氮唑0.1-0.5份、分散剂0.05-0.5份、消泡剂0.1-0.8 份、催干剂1-4份、硅烷偶联剂1-3份、水20-50份。虽然上述的改性水性醇酸树脂涂料具备硬度高、抗冲击性、耐水性、耐腐蚀性和抗菌性优异等优点，但是制备工艺要求严苛，在室温下固化缓慢。
除此之外，中国专利网还公开了一种自干型水性醇酸树脂的制备方法，申请号(201410714885.1)，通过合成顺酐改性松香、合成亚麻油季戊四醇醇解液的方式制备了一种水性醇酸树脂。虽然利用该方法制备的水性树脂在储存稳定性方面有较大提高，也部分解决了水性树脂干燥速度慢的问题，但是制备工艺要求严苛，制备比较麻烦，制备成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法，该制备工艺简捷，制备出来的水性醇酸树脂能在室温下快速固化。
本发明的目的是这样实现的：
一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法，按照如下步骤制备：
(1)、按重量份数配比将40份～50份的亚麻油酸、5份～6份的苯甲酸、 11份～13份的二元酸、9份～12份的多元醇加入反应釜中并搅拌，加热反应釜使其内溶液的温度升至160～180℃，进行酯化反应3h～4h；
(2)加热反应釜使其内溶液的温度升至200～210℃，进行酯化反应5h～ 6h，当反应釜内的溶液的酸价为7～15mgKOH/g时进入步骤(3)；
(3)对反应釜进行降温使其内溶液的温度降至160℃～170℃之间，再按重量份数配比将7份～10份的偏苯三酸酐加入到反应釜中，再加热反应釜使其内溶液的温度升至175～185℃，进行酯化反应1h～2h，当反应釜内的溶液的酸价为35～40mgKOH/g时进入步骤(4)；
(4)对反应釜进行降温使其内溶液的温度降至120～130℃之间，再按重量份数配比将1份～3份的碳化二亚胺加入到反应釜中，碳化二亚胺与亚麻油酸、苯甲酸及二元酸产生反应并交联生成酰基脲类化合物，当反应釜内的溶液的酸价为25-30mgKOH/g时进入步骤(5)；
(5)对反应釜进行降温使其内溶液的温度降至80～100℃之间，再按重量份数配比将25份～30份的助溶剂加入到反应釜中并搅拌均匀，从而得到产品。
在上述技术方案中，在所述的步骤(1)中加入二甲苯，二甲苯的重量占亚麻油酸、苯甲酸、二元酸及多元醇的重量总和的1％～3％。
在上述技术方案中，在所述的步骤(3)中当反应釜内溶液的温度升至170～ 180℃之间时，通过减压工艺除去二甲苯。
在上述技术方案中，所述的亚麻油酸为45份、苯甲酸为5份、二元酸为12 份、多元醇为10份、偏苯三酸酐为8份、碳化二亚胺为2份、助溶剂为25份。
在上述技术方案中，所述的亚麻油酸为45份、苯甲酸为5份～6份、二元酸为11份～13份、多元醇9份～12份、偏苯三酸酐为7份～10份、碳化二亚胺为1份～3份、助溶剂为25份。
在上述技术方案中，所述的亚麻油酸为42份、苯甲酸为5份～6份、二元酸为11份～13份、多元醇9份～12份、偏苯三酸酐为7份～10份、碳化二亚胺为1份～3份、助溶剂为25份。
在上述技术方案中，所述的亚麻油酸为48份、苯甲酸为5份～6份、二元酸为11份～13份、多元醇9份～12份、偏苯三酸酐为7份～10份、碳化二亚胺为1份～3份、助溶剂为25份。
在上述技术方案中，所述的多元醇为季戊四醇或三羟甲基丙烷或丙三醇。
在上述技术方案中，所述的二元酸为间苯二甲酸或顺丁烯二酸酐或邻苯二甲酸酐。
在上述技术方案中，所述的助溶剂为乙二醇单丁醚或丙二醇甲醚或丙二醇乙醚。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
1、本发明通过加入碳化二亚胺与多元酸产生反应后，合成了耐水性、防污性、耐候性、滑爽性、防腐性均优良且可以在室温下快速固化的水性改性醇酸树脂，大大提高了该水性醇酸树脂的干燥性能、耐候性、耐久性、耐热性和耐水性，而且制备工艺简单，大大提高了生产效率，降低了生产成本。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步描述：
一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法，按照如下步骤制备：
(1)、按重量份数配比将40份～50份的亚麻油酸、5份～6份的苯甲酸、 11份～13份的二元酸、9份～12份的多元醇加入反应釜中并搅拌，加热反应釜使其内溶液的温度升至160～180℃，进行酯化反应3h～4h；
(2)加热反应釜使其内溶液的温度升至200～210℃，进行酯化反应5h～ 6h，当反应釜内的溶液的酸价为7～15mgKOH/g时进入步骤(3)；
(3)对反应釜进行降温使其内溶液的温度降至160℃～170℃之间，再按重量份数配比将7份～10份的偏苯三酸酐加入到反应釜中，再加热反应釜使其内溶液的温度升至175～185℃，进行酯化反应1h～2h，当反应釜内的溶液的酸价为35～40mgKOH/g时进入步骤(4)；
(4)对反应釜进行降温使其内溶液的温度降至120～130℃之间，再按重量份数配比将1份～3份的碳化二亚胺加入到反应釜中，碳化二亚胺与亚麻油酸、苯甲酸及二元酸产生反应并交联生成酰基脲类化合物，当反应釜内的溶液的酸价为25-30mgKOH/g时进入步骤(5)；
碳化二亚胺的一般结构为：R1-N＝C＝N-R2，交联机理是基于碳化二亚胺和羧酸反应生成酰基脲类化合物，反应方程式如下：
(5)对反应釜进行降温使其内溶液的温度降至80～100℃之间，再按重量份数配比将25份～30份的助溶剂加入到反应釜中并搅拌均匀，从而得到产品；成品水性醇酸树脂的粘稠度高，加入助溶剂起到稀释的作用。
在上述的步骤(1)中加入二二甲苯，二甲苯的重量占亚麻油酸、苯甲酸、二元酸及多元醇的重量总和的1％～3％，二甲苯在反应过程中起到脱水的作用，促进酯化反应正向进行，加快反应速率，缩短反应时间。
在上述的步骤(3)中当反应釜内溶液的温度升至170～180℃之间时，通过减压工艺除去二甲苯。
在上述技术方案中，所述的多元醇为季戊四醇或三羟甲基丙烷或丙三醇。
上述的二元酸为间苯二甲酸或顺丁烯二酸酐或邻苯二甲酸酐。
上述的助溶剂为乙二醇单丁醚或丙二醇甲醚或丙二醇乙醚。
本发明的各组分具体按重量份配比如下表所示：
本发明的水性醇酸树脂检测结果：
检验项目 检验标准 参照标准
外观 棕黄色粘稠液体 目测
固体份(％) 74-76 GB/T1725-79
粘度(格式管，25℃) 60-80 GBT1723
酸价(mgKOH/g) 25-30 GB2895-82
将本发明制备的水性醇酸树脂应用于水性工业防腐涂料中，将其与有机胺中和，制得水性工业涂料，采用喷涂方式涂覆于标准马口铁板表面上，室温放置7天后，铁板表面形成一层厚度为25-30μm的漆膜，取出放置在恒温环境中，进行各项性能检测。该漆膜的性能如下：
其中，干燥速度：按照GB1728的规定进行检测，测得实际数据。
漆膜厚度：按照GB1764的规定进行检测，符合标准样板的要求。
附着力：按照GB/T1720-1988的规定，使用划格法进行测试，检验结果均在1级以上。
硬度：按照GB/T1730-2007的规定进行检测，按标准测试方法进行摆杆阻尼试验，检测结果的硬度大于等于HB，性能达到检测指标要求。
耐冲击性：按照GB/T1732-2007的规定进行检测，检测结果的耐冲击性大于等于40cm，性能达到检测指标要求。
耐水性：按照GB/T1733-93的规定进行检测，耐水性大于等于240h，允许轻微变色，6小时可恢复。
耐盐雾性：按照GB/T1771-1991的规定进行检测，耐盐雾性能大于等于240h，漆膜无变化。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：按照如下步骤制备：
(1)将40份～50份的亚麻油酸、5份～6份的苯甲酸、11份～13份的二元酸、9份～12份的多元醇、二甲苯加入反应釜中并搅拌，其中二甲苯的重量占亚麻油酸、苯甲酸、二元酸及多元醇的重量总和的1％～3％，加热反应釜使其内溶液的温度升至160～180℃，进行酯化反应3h～4h；
(2)加热反应釜使其内溶液的温度升至200～210℃，进行酯化反应5h～6h，当反应釜内的溶液的酸价为7～15mgKOH/g时进入步骤(3)；
(3)对反应釜进行降温使其内溶液的温度降至160℃～170℃之间，再按重量份数配比将7份～10份的偏苯三酸酐加入到反应釜中，再加热反应釜使其内溶液的温度升至175～180℃，通过减压工艺除去二甲苯后，进行酯化反应1h～2h，当反应釜内的溶液的酸价为35～40mgKOH/g时进入步骤(4)；
(4)对反应釜进行降温使其内溶液的温度降至120～130℃之间，再按重量份数配比将1份～3份的碳化二亚胺加入到反应釜中，碳化二亚胺与亚麻油酸、苯甲酸及二元酸产生反应并交联生成酰基脲类化合物，当反应釜内的溶液的酸价为25-30mgKOH/g时进入步骤(5)；
(5)对反应釜进行降温使其内溶液的温度降至80～100℃之间，再按重量份数配比将25份～30份的助溶剂加入到反应釜中并搅拌均匀，从而得到产品。
2.根据权利要求1所述的一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：所述的亚麻油酸为45份、苯甲酸为5份、二元酸为12份、多元醇为10份、偏苯三酸酐为8份、碳化二亚胺为2份、助溶剂为25份。
3.根据权利要求1所述的一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：所述的亚麻油酸为45份、苯甲酸为5份～6份、二元酸为11份～13份、多元醇9份～12份、偏苯三酸酐为7份～10份、碳化二亚胺为1份～3份、助溶剂为25份。
4.根据权利要求1所述的一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：所述的亚麻油酸为42份、苯甲酸为5份～6份、二元酸为11份～13份、多元醇9份～12份、偏苯三酸酐为7份～10份、碳化二亚胺为1份～3份、助溶剂为25份。
5.根据权利要求1所述的一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：所述的亚麻油酸为48份、苯甲酸为5份～6份、二元酸为11份～13份、多元醇9份～12份、偏苯三酸酐为7份～10份、碳化二亚胺为1份～3份、助溶剂为25份。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：所述的多元醇为季戊四醇或三羟甲基丙烷或丙三醇。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：所述的二元酸为间苯二甲酸或顺丁烯二酸酐或邻苯二甲酸酐。
8.根据权利要求1-5任一项所述的一种室温快速固化的水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：所述的助溶剂为乙二醇单丁醚或丙二醇甲醚或丙二醇乙醚。
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