CN107417894B - 一种卷钢面漆用醇酸树脂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷钢面漆用醇酸树脂及其制备方法，它由14～17％的C₈～C₁₂的脂肪酸、15～17％的三元醇、4～6％带侧链的二元醇、18～22％苯酐、4～6％的己二酸、2～4％的间苯、0.05～0.1％的酯化催化剂、1～3％的二甲苯和25～38％有机溶剂制成。经过性能检测，结果表明发明制备得到的醇酸树脂，硬度、加工性和现有技术的聚酯树脂差不多，但耐候性比现在有技术饱和聚酯更优越。即使三元醇用全甘油对树脂的耐候性也没有影响，成本远远低于现有技术，环保性更佳，取得了非常好的技术效果。

Description

一种卷钢面漆用醇酸树脂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种树脂，具体涉及一种环保性强，成本低廉，性能优越，易推广应用的卷钢面漆用醇酸树脂及制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

卷材用面漆通常是高耐候的饱和聚酯树脂和甲醚化的氨基树脂搭配的烤漆体系，要求漆膜要有很好的硬度、柔韧性、加工性和耐候性。一般面漆用饱和聚酯通过使用间苯、己二酸、无β氢原子的二元醇、三元醇搭配，不用苯酐和甘油。因为传统认为间苯的两个羧酸处于间位不会生成内酯可以有效扩链，且可能由于两个羧基的间位分布降低苯环的活性使之形成的酯键更稳定，做出来的聚酯有更好的耐候性；无β氢原子的多元醇也比有β氢原子的耐候性优。实际证明这套聚酯面漆配方耐候性、硬度、加工性都很好，是一只经典的卷钢面漆用饱和聚酯树脂。但是在树脂配方里间苯要用到配方量的32至40％左右、无β氢原子的多元醇要用到配方量的27至31％，成本极高，难以推广使用。

卷钢涂料是一种重要的工业涂料，用量大，因此，本发明在现有技术的基础之上，通过大量实验筛选，研发出一种耐候性、硬度、加工性都能达到饱和聚酯树脂和甲醚化的氨基树脂搭配的烤漆体系指标，但是成本更加低，更易推广应用的卷钢面漆用醇酸树脂。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术不足，提供一种耐候性、硬度、加工性能优，尤其是成本低廉，更易推广应用的卷钢面漆用醇酸树脂；本发明另一个目的是提供该卷钢面漆用醇酸树脂的制备方法。

技术方案，为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种卷钢面漆用醇酸树脂，它由下列质量百分比的原料制成：14～17％的C₈～C₁₂的脂肪酸、15～17％的三元醇、4～6％带侧链的二元醇、18～22％苯酐、4～6％的己二酸、2～4％的间苯、0.05～0.1％的酯化催化剂、1～3％的二甲苯、25～38％有机溶剂。

作为优选方案，以上所述的卷钢面漆用醇酸树脂，C₈～C₁₂的脂肪酸为辛酸、异辛酸、壬酸、癸酸、十一酸、十二酸中的一种或几种混合物。

作为优选方案，以上所述的卷钢面漆用醇酸树脂，所述的三元醇为甘油、三羟甲基丙烷或三羟甲基乙烷中的一种或几种混合物。

作为优选方案，以上所述的卷钢面漆用醇酸树脂，所述带侧链的二元醇为甲基丙二醇、新戊二醇、2-乙基-2-丁基丙二醇中的一种或几种混合物。

作为优选方案，以上所述的卷钢面漆用醇酸树脂，所述酯化催化剂为二丁基锡、辛酸亚锡或单丁基氧化锡。

作为优选方案，以上所述的一种卷钢面漆用醇酸树脂，所述的有机溶剂为DBE(由三种二价酸酯组成的混合物，(杜邦命名DBE，首诺命名DME，国内又名NME)、俗称尼龙酸二甲酯，是由琥珀酸(丁二酸)二甲酯CH3OOC(CH2)2COOCH3，戊二酸二甲酯CH3OOC(CH2)3COOCH3和已二酸二甲酯CH3OOC(CH2)4COOCH三种良好环境溶剂的组合)、乙二醇丁醚、甲苯、二甲苯、三甲苯、四甲苯中的一种或几种混合物。

本发明所述的卷钢面漆用醇酸树脂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)按质量百分比将C₈～C₁₂的脂肪酸、三元醇、带侧链的二元醇、苯酐、己二酸、间苯和酯化催化剂投入反应釜中，搅拌，使物料混合均匀；

(2)然后通入氮气或二氧化碳保护气体，除去氧气，开始升温；升温至210～245℃，保温熔融酯化至固体酸值小于45mgKOH/g；

(3)然后按量百分比加入的二甲苯，加热到190℃～240℃之间进行酯化；

(4)酸值粘度合格后，降温至170～180℃，然后加入有机溶剂。

(5)过滤包装后得到卷钢面漆用醇酸树脂。

以上所述的卷钢面漆用醇酸树脂的制备方法，步骤(4)酸值小于5mgKOH/g；粘度：18-22秒/25℃*格式管(60％二甲苯溶液)。

有益效果：本发明和现有技术相比具有以下优点：

本发明通过大量实验筛选得到最佳的原料配比组成，本发明用大量便宜苯酐的苯环结构来提供树脂的硬度，但是苯酐酯化时，由于两个羧基离得很近，容易形成环形结构，不利于链增长，本发明通过大量实验筛选，加入少量的间苯和己二酸来调节，这种组合后，不但有利于分子的链增长，又可提供树脂的柔韧性、加工性和耐候性。

本发明优选采用八个碳链至十二个碳链的脂肪酸，第一：这些脂肪酸都是合成脂肪酸，纯度高，不含皂化物、磷脂、蜡等影响耐候性的杂质，具有优异的耐候性；第二：这些脂肪酸碳链短，分子量小，相同的质量摩尔数比常用的十八碳烯酸多，这些脂肪酸的碳链都在树脂主链的两侧，碳链链可以保护酯键，增加耐候性。第三：碳链可以增加树脂的混溶性，使树脂对溶剂和氨基树脂的适用性增大，同时它可以和氨基树脂最大程度的混合和反应。

本发明仅仅用少量的间苯，在这个体系中对耐候性、加工性有显著的提高，用少量的己二酸可大大提高树脂的加工性。本发明在实验过程中发现，间苯和己二酸这二种化合物的用量非常关键，间苯少于本发明的量，对耐候性的提高没有帮助，高于本发明的量会增加成本；己二酸低于本发明的量树脂的加工性不好，高于本发明的量，对树脂的硬度有伤害。因此，本发明通过大量实验筛选得到最佳的各原料的组成和用量比。

经过性能检测，结果表明发明制备得到的醇酸树脂，硬度、加工性和现有技术的聚酯树脂差不多，但耐候性比现在有技术饱和聚酯更优越。即使三元醇用全甘油对树脂的耐候性也没有影响，成本远远低于现有技术，环保性更佳，取得了非常好的技术效果。

具体实施方式

实施例1

1、一种卷钢面漆用醇酸树脂，它由下列质量百分比的原料制成：17％辛酸、17％的甘油、6％甲基丙二醇、22％苯酐、6％的己二酸、4％的间苯、0.1％的酯化催化剂二丁基锡、3％的二甲苯、24.9％乙二醇丁醚。

2、卷钢面漆用醇酸树脂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)按质量百分比将质量百分比17％辛酸、17％的甘油、6％带侧链的甲基丙二醇、22％苯酐、6％的己二酸、4％的间苯和0.1％的二丁基锡投入反应釜中，搅拌，使物料混合均匀；

(2)然后通入氮气，除去反应釜中中氧气，开始升温；升温至245℃，保温熔融酯化至固体酸值小于45mgKOH/g；

(3)然后按量百分比加入的3％的二甲苯，加热到240℃进行酯化；

(4)酸值小于5mgKOH/g，粘度：18-22秒/25℃*格式管(60％二甲苯溶液)。降温至170℃，然后加入24.9％乙二醇丁醚；

(5)过滤包装后得到卷钢面漆用醇酸树脂。

实施例2

一种卷钢面漆用醇酸树脂，它由下列质量百分比的原料制成：15％十二酸、15％的三羟甲基丙烷、4％新戊二醇、19％苯酐、5％的己二酸、2％的间苯、0.1％的辛酸亚锡、2％的二甲苯、37.9.9％DBE。

2、卷钢面漆用醇酸树脂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)按质量百分比将质量百分比14％十二酸、15％的三羟甲基丙烷、4％带侧链的新戊二醇、18％苯酐、4％的己二酸、2％的间苯、0.1％的辛酸亚锡，投入反应釜中，搅拌，使物料混合均匀；

(2)然后通入氮气，除去反应釜中中氧气，开始升温；升温至235℃，保温熔融酯化至固体酸值小于45mgKOH/g；

(3)然后按量百分比加入的2％的二甲苯，加热到220℃进行酯化；

(4)酸值粘小于5mgKOH/g，粘度：18-22秒/25℃*格式管(60％二甲苯溶液)。降温至175℃，然后加入37.9％DBE；

(5)过滤包装后得到卷钢面漆用醇酸树脂。

实施例3

一种卷钢面漆用醇酸树脂，它由下列质量百分比的原料制成：16％癸酸、16％的三羟甲基乙烷、5％2-乙基-2-丁基丙二醇、20％苯酐、5％的己二酸、1％的间苯、0.05％的单丁基氧化锡、2％的二甲苯、34.95％甲苯。

2、卷钢面漆用醇酸树脂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)按质量百分比将质量百分比16％癸酸、16％的三羟甲基乙烷、5％带侧链的2-乙基-2-丁基丙二醇、20％苯酐、5％的己二酸、1％的间苯和0.05％的单丁基氧化锡投入反应釜中，搅拌，使物料混合均匀；

(2)然后通入氮气，除去反应釜中中氧气，开始升温；升温至210℃，保温熔融酯化至固体酸值小于45mgKOH/g；

(3)然后按量百分比加入的2％的二甲苯，加热到200℃进行酯化；

(4)酸值小于5mgKOH/g，粘度：18-22秒/25℃*格式管(60％二甲苯溶液)，降温至175℃，然后加入34.95％；

(5)过滤包装后得到卷钢面漆用醇酸树脂。

实施例4对比实施例

一种现有卷钢面漆用聚酯树脂，它由下列质量百分比的原料制成：10％甲基丙二醇、4％的三羟甲基丙烷烷、13％的新戊二醇、5％的己二酸、33％的间苯、0.05％的单丁基氧化锡、3％的二甲苯、20％三甲苯、11.95％乙二醇丁醚。

2、卷钢面漆用醇酸树脂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)按质量百分比将质量百分比10％甲基丙二醇、4％的三羟甲基丙烷烷、13％的新戊二醇、5％的己二酸、33％的间苯0.05％的单丁基氧化锡投入反应釜中，搅拌，使物料混合均匀；

(2)然后通入氮气，除去反应釜中中氧气，开始升温；升温至210℃，保温熔融酯化至固体酸值小于30mgKOH/g；

(3)然后按量百分比加入的2％的二甲苯，加热到200℃进行酯化；

(4)酸值粘度合格后达(酸值小于5mgKOH/g，粘度：18-22秒/25℃*格式管(60％二甲苯溶液))。，降温至175℃，然后加入20％三甲苯、11.95％乙二醇丁醚。

(5)过滤包装后得到卷钢面漆用聚酯树脂。

实施例5性能测试

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					耐盐雾	1000小时	1000小时	1000小时	900小时
硬度	3H	3H	3H	3H
					光泽(60度)	95	97	96	94
T弯	2T	2T	2T	2T
					耐丁酮	150次	145次	148次	130次
成本/kg	11.1元	10.9元	11.2元	12.8元

由以上性能检测结果表明，本发明通过大量实验筛选，采用优选原料制备得到的醇酸树脂，其硬度、加工性和现有技术的聚酯树脂相当，但耐候性比现在有技术饱和聚酯更优越。且成本低于现有技术，环保性更佳，取得了非常好的技术效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种卷钢面漆用醇酸树脂，其特征在于，它由下列质量百分比的原料制成：17％辛酸、17％的甘油、6％甲基丙二醇、22％苯酐、6％的己二酸、4％的间苯、0.1％的酯化催化剂二丁基锡、3％的二甲苯、24.9％乙二醇丁醚；

卷钢面漆用醇酸树脂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)按质量百分比将质量百分比17％辛酸、17％的甘油、6％甲基丙二醇、22％苯酐、6％的己二酸、4％的间苯和0.1％的二丁基锡投入反应釜中，搅拌，使物料混合均匀；

(2)然后通入氮气，除去反应釜中中氧气，开始升温；升温至245℃，保温熔融酯化至固体酸值小于45mgKOH/g；

(3)然后按量百分比加入的3％的二甲苯，加热到240℃进行酯化；

(4)酸值小于5mgKOH/g，粘度：18-22秒/25℃*格式管，60％二甲苯溶液；降温至170℃，然后加入24.9％乙二醇丁醚；

(5)过滤包装后得到卷钢面漆用醇酸树脂。