CN107434847B - 一种高固低粘快速干燥净味醇酸树脂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高固低粘快速干燥净味醇酸树脂及其制备方法与应用。其中所述高固低粘快速干燥净味醇酸树脂的配方按重量份计包括如下原料：油酸15‑20份，3,5,5‑三甲基己酸2‑4份，2‑乙基己酸2‑4份，蓖麻油2‑4份，多元酸25‑32份，多元醇18‑26份，回流溶剂3‑5份，兑稀溶剂17‑21份，助剂0.05‑2份。本发明所述醇酸树脂具有快速干燥和净味特性，使产品在涂装过程中溶剂释放快，施工现场气味低，涂装24h后完全干燥，干燥后的漆膜气味极低，几乎闻不到气味，拥有类似水性漆膜的愉悦感。制备的醇酸树脂固体含量为80±2％、粘度为10000±2000mpa.s/25℃，达到高固低粘的特点，减少配漆时稀释剂的用量，降低VOC含量，制漆后VOC只有350g/L，充分满足制漆后施工VOC含量低于420g/L免征税的要求。

Description

一种高固低粘快速干燥净味醇酸树脂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种用于木器漆涂装用醇酸树脂，特别涉及一种高固低粘快速干燥净味醇酸树脂及其制备方法与应用。

背景技术

含羟基的醇酸树脂制成的涂料具有漆膜附着力好、硬度高、流平性佳、光亮、丰满、耐化学品性好等优点，与其他树脂(如硝化棉、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、氨基树脂等)可配成多种不同性能的涂料，起到装饰和保护作用。含羟基的醇酸树脂制成的涂料是木器漆涂料的主要品种，约占木器漆涂料总量的40％～50％。醇酸树脂原料易得、工艺简单、相容性优、施工便利、性能优越，符合可持续发展的社会要求。

醇酸树脂制备的聚氨酯木器漆采用有机溶剂作为溶解介质，体系里含有一定量有机溶剂，这些有机溶剂以甲苯、二甲苯为主，严重破坏人类生存的自然环境，影响人们的身体健康。随着国家环保法规日渐严格，对溶剂的使用都有严格的限制。2009年颁布的国家强制性标准《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量标准》GB18581-2009中规定：有害物质限量国家标准中规定挥发性有机化合物(VOC)含量在木器漆产品中按照各类型不能高于500～670g/L。到2015年2月，又出台征收涂料VOC消费税规定：在施工状态时涂料产品的VOC含量低于420g/L(含)，免征涂料消费税，而高于420g/L都需要缴纳消费税。市场上大部分产品都符合GB18581-2009国家标准要求，但难于满足新出台免征涂料消费税VOC低于420g/L的要求，需要向国家上交消费税，增加企业生产经营成本。

在常规木器涂料产品中，含有一定量的溶剂，而溶剂本身具有自身特点的气味，有些溶剂气味低，对人的感官无太大影响，而有些溶剂具有比较刺鼻的气味，对人的嗅觉感官造成较大的刺激，影响涂装现场的环境和施工人员的身体健康。除了溶剂造成的气味外，涂装后的漆膜也会存在或多或少的气味，无法给人予愉悦的感觉。

基于严格VOC控制要求及客户类似水性漆膜愉悦感净味产品的需求，开发高固体分、低粘度、快速干燥净味醇酸树脂非常有必要。

发明内容

为了解决现有技术中技术难点问题，本发明提供一种高固低粘快速干燥净味醇酸树脂，其固体含量为80±2％、粘度为10000±2000mpa.s/25℃，具有高固低粘的特性，减少稀释剂的用量，降低VOC含量；同时具有干燥速度快和净味的特点。

本发明的技术目的是通过如下技术方案来实现的：

本发明所述的高固低粘快速干燥净味醇酸树脂的配方包括如下重量份的原料：油酸15-20份，3,5,5-三甲基己酸2-4份，2-乙基己酸2-4份，蓖麻油2-4份，多元酸25-32份，多元醇18-26份，回流溶剂3-5份，兑稀溶剂17-21份，助剂0.05-2份。通过采用蓖麻油、3,5,5-三甲基己酸和2-乙基己酸对树脂进行改性，赋予树脂良好的丰满度、润湿性、附着力、抗黄性等，降低材料带来的气味。

本发明具体地，所述油酸是经二次蒸馏提纯的低气味油酸，其碘值为115～125g/100g、酸值为195～205mgKOH/g。

本发明优选地，所述多元酸可为邻苯二甲酸酐和顺丁烯二酸酐的混合。

本发明更优选地，所述邻苯二甲酸酐和顺丁烯二酸酐的重量百分比分别为：邻苯二甲酸酐96％～98％、顺丁烯二酸酐2％～4％。因顺丁烯二酸酐含有双键和羧基，具有自干功能，提高树脂的干燥能力，但因其反应过于激烈，因此用量不能太多。苯甲酸因容易在干膜上残留较大气味，故不能使用。邻苯二甲酸酐选自东莞盛和，顺丁烯二酸酐选自天津中河。

本发明优选地，所述多元醇可为季戊四醇和新戊二醇的混合。如果仅添加季戊四醇反应太激烈，因此采用新戊二醇与季戊四醇混合，可体现新戊二醇的优越性能又能缓和反应。

本发明更优选地，所述季戊四醇和新戊二醇的重量百分比分为：季戊四醇88％～95％、新戊二醇5％～12％。季戊四醇含有4个伯羟基，可生成网状结构化合物，提高反应速度和交联密度，有利于溶剂的释放和缩短漆膜完全干燥的时间，赋予油漆良好的干燥速度、高硬度、光泽耐久性等优点，但因其反应能力强，不易控制，需要二元醇来平衡其反应速度。常用来平衡官能度的二元醇是乙二醇，但因VOC包含乙二醇组分，未完全反应的乙二醇会提高VOC含量，因此我们选择性能更优越又不会提高VOC含量的新戊二醇与季戊四醇一起使用，调整整个反应的官能度，使聚合平稳，避免胶化，同时提高耐水性、耐化学药品性、耐候性等性能。季戊四醇为98％高纯度材料，选自云天化。新戊二醇选自日本三菱进口材料。

本发明优选地，所述回流溶剂可选用醋酸丁酯和环保加氢脱芳溶剂按重量百分比77％～90％：10％～23％配制；所述兑稀溶剂为醋酸丁酯。共混的回流溶剂沸程与常用的二甲苯接近，达到理想的回流效果。兑稀溶剂全部使用氨酯级醋酸丁酯。醋酸丁酯和环保加氢脱芳溶剂都是环保无毒的溶剂，纯度均达到99.5％以上。其中醋酸丁酯的分子量为116.2，是一种优良的有机溶剂，沸点为126.5℃，溶解性优，挥发性适中，是一种可用作水果香精的溶剂，环保性优。兑稀溶剂全部使用醋酸丁酯，不仅有良好的溶解力，而且可提高产品的环保性能。

本发明优选地，所述助剂可选自次磷酸、亚磷酸酯抗氧剂、多元受阻氨酚抗氧剂中一种或两种以上的组合。

所述蓖麻油为精炼级，蓖麻油选自印度进口材料。3,5,5-三甲基己酸和2-乙基己酸为高纯度的单一化合物。3,5,5-三甲基己酸和2-乙基己酸选自日本或德国进口。

本发明的另一技术目的是提供上述高固低粘快速干燥净味醇酸树脂的制备方法，包括如下步骤：

S1：按配方量称取各原料组分，待用；

S2：将所述油酸、3,5,5-三甲基己酸、2-乙基己酸、蓖麻油、多元酸、多元醇、回流溶剂、助剂依次加入反应釜中，通氮气情况下升温至150～160℃，回流后按8～12℃/h的速度升温至200～210℃并保温至酸值、粘度合格；

S3：将所述兑稀溶剂加入兑稀釜中待用；

S4：待反应釜降温至170～180℃时，将其物料转入所述兑稀釜中，兑稀釜温度保持在100～120℃，搅拌均匀后取样检测成品，即得。

本发明的另一技术目的是提供一种高固低粘净味面漆，含有权利要求1～8中任意一项所述的高固低粘快速干燥净味醇酸树脂,所述高固低粘净味面漆施工的重量份配比为：高固低粘净味面漆：固化剂：稀释剂＝1:0.5:0.2～0.3。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

1、通过本发明所提供的方法所制得的醇酸树脂具有快速干燥和净味特性，使产品在涂装过程中溶剂释放快，施工现场气味低，涂装24小时后完全干燥，干燥后的漆膜气味极低，几乎闻不到气味，拥有类似水性漆膜的愉悦感。

2、制备的醇酸树脂固体含量为80±2％、粘度为10000±2000mpa.s/25℃，达到高固低粘的特点，减少配漆时稀释剂的用量，降低VOC含量，制漆后VOC只有350g/L，充分满足制漆后施工VOC含量低于420g/L免征税的要求。

3、又因其粘度较低，拥有良好的流平性，提高涂装施工的便利性和漆膜平整性。

4、该发明制备方法简单方便，施工便利，使用环保无苯类溶剂，漆膜光滑平整丰满净味，给人予高品质的享受，是一款环境友好型醇酸树脂。解决以往树脂气味大、固体含量低、干燥慢的技术难题，扩大其应用范围。

具体实施方式

以下通过具体较佳实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。

本发明设计油度为30±1，较低的油度使其刚性结构提高，玻璃化温度越高，与-NCO基团反应时，分子侧链上空间位阻小，固化反应速度快，干燥性能提高，溶剂释放快。采用4官能团醇为主，搭配少量的不会提高VOC含量的二元醇，生成网状结构化合物，提高反应速度和交联密度，同时又让合成过程平缓进行，有利于溶剂的释放和缩短漆膜完全干燥时间。选用少量含有双键和羧基的顺丁烯二酸酐搭配邻苯二甲酸酐一起使用，提高树脂的干燥能力。使用环保无毒的氨酯级醋酸丁酯和加氢环保脱芳溶剂，提高产品的环保性能。选用高纯度成分单一的低气味原料，充分反应，减少低分子化合物残留在涂膜中成为增塑剂造成的气味问题。通过上述方法，醇酸树脂具有快速干燥和净味特性，使产品在涂装过程中溶剂释放快，施工现场气味低，涂装24小时后完全干燥，干燥后的漆膜气味极低，几乎闻不到气味，拥有类似水性的愉悦感。制备的醇酸树脂固体含量为80±2％、粘度为10000±2000mpa.s/25℃，达到高固低粘的特点，减少配漆时稀释剂的用量，降低VOC含量，制漆后VOC只有350g/L，充分满足制漆后施工VOC含量低于420g/L免征税的要求。又因其粘度较低，拥有良好的流平性，提高涂装施工的便利性和漆膜平整性，最终获的净味平整光滑丰满的漆膜，给人予高品质的享受。解决以往树脂气味大、固体含量低、干燥慢的技术难题，扩大其的应用范围。

该发明生产工艺简单、经济合理，不需要增添和改变原有生产设备，适宜工业化大生产。发明产品具有高固低粘、快速干燥、高硬度、净味、储存稳定性优等特点，涂装的漆膜平整光滑丰满净味，给人予高品质的享受，满足客户的高度要求。

一、高固低粘快速干燥净味醇酸树脂的配方

实施例1～4

实施例1至实施例4的原材料组分及重量配方(单位：kg)如表1所示。

表1：(单位：kg)

二、高固低粘快速干燥净味醇酸树脂的制备方法

实施例1～4所述的高固低粘快速干燥净味净味醇酸树脂的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按实施例1～4的配方称取各原料组分。

步骤二：在反应釜中，按配方量依次加入所述油酸、3,5,5-三甲基己酸、2-乙基己酸、蓖麻油、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、季戊四醇、新戊二醇、回流溶剂、助剂，通氮气情况下升温至150～160℃，回流后按8～12℃/h的速度升温至200～210℃并保温至酸值、粘度合格。

步骤三：升温到200～210℃开始取样检测产品的粘度和酸值，其中粘度是用格式管进行测试。中控粘度和酸值达到指定数据后即可降温。

步骤四：兑稀釜里加入兑稀溶剂，搅拌均匀。

步骤五：反应釜降温至180℃以下时，兑稀釜保持搅拌下，将反应釜里的物料缓慢转入兑稀釜中，兑稀釜温度保持在100～120℃。

步骤六：兑稀釜里的物料搅拌均匀后取样检测成品外观、色泽、粘度、固含、酸值、细度，合格后即可过滤包装。

实施例1～4通过上述制备方法制得高固低粘快速干燥净味醇酸树脂，其物理性能如表2所示：

表2：

为进一步体现本发明的技术优于现有技术方案，将本发明合成的高固低粘快速干燥净味净味醇酸树脂(实施例2)与国内某知名产品进行对比，如表3所示：

表3：产品性能对比

从表3可看出，本发明产品对比国内某知名产品，色泽较浅，细度较小，固含较高，粘度较低，储存稳定，与其它树脂相容性优，VOC低，净味特性突出，无苯类溶剂，环保性能更高。

将上述国内某知名品牌树脂与本发明树脂用同一个配方制成净味面漆，并按照漆：固化剂：稀释剂＝1:0.5:0.3进行喷涂测试，结果如表4所示：

表4净味面漆性能测试对比：

从表4可以看出，该发明产品对比国内某知名品牌产品制漆后测试可知：

本发明产品的原漆粘度及施工粘度低，易流平，漆膜平整光滑，表干、实干都非常快，易消光，硬度高，附着力好，韧性优，挥发性有机化合物VOC仅有350g/L，远远低于制漆后施工VOC含量低于420g/L免征税的要求。溶剂挥发快，气味降低非常明显，喷板12小时后味道已极轻，24小时完全干燥后，拥有类似水性的气味愉悦感，净味特性突出，整体性能优于国内的某知名品牌产品。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种高固低粘快速干燥净味醇酸树脂，其特征在于，其配方按重量份计包括如下原料：油酸15-20份，3,5,5-三甲基己酸2-4份，2-乙基己酸2-4份，蓖麻油2-4份，多元酸25-32份，多元醇18-26份，回流溶剂3-5份，兑稀溶剂17-21份，助剂0.05-2份；所述油酸是经二次蒸馏提纯的低气味油酸，其碘值为115～125g/100g、酸值为195～205mgKOH/g；所述多元酸为邻苯二甲酸酐和顺丁烯二酸酐的混合；所述回流溶剂选用醋酸丁酯和环保加氢脱芳溶剂按重量百分比77％～90％：10％～23％配制；所述兑稀溶剂为醋酸丁酯；所述邻苯二甲酸酐和顺丁烯二酸酐的重量百分比分别为：邻苯二甲酸酐96％～98％、顺丁烯二酸酐2％～4％；所述多元醇为季戊四醇和新戊二醇的混合。

2.根据权利要求1所述的高固低粘快速干燥净味醇酸树脂，其特征在于，所述季戊四醇和新戊二醇的重量百分比分别为：季戊四醇88％～95％、新戊二醇5％～12％。

3.根据权利要求1所述的高固低粘快速干燥净味醇酸树脂，其特征在于，所述助剂选自次磷酸、亚磷酸酯抗氧剂、多元受阻酚抗氧剂中一种或两种以上的组合。

4.一种如权利要求1～3中任意一项所述的高固低粘快速干燥净味醇酸树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：按配方量称取各原料组分，待用；

S2：将所述油酸、3,5,5-三甲基己酸、2-乙基己酸、蓖麻油、多元酸、多元醇、回流溶剂、助剂依次加入反应釜中，通氮气情况下升温至150～160℃，回流后按8～12℃/h的速度升温至200～210℃并保温至酸值、粘度合格；

S3：将所述兑稀溶剂加入兑稀釜中待用；

S4：待反应釜降温至170～180℃时，将其物料转入所述兑稀釜中，兑稀釜温度保持在100～120℃，搅拌均匀后取样检测成品，即得。

5.一种高固低粘净味面漆，其特征在于，含有权利要求1～3中任意一项所述的高固低粘快速干燥净味醇酸树脂，所述高固低粘净味面漆施工的重量份配比为：高固低粘净味面漆：固化剂：稀释剂＝1:0.5:0.2～0.3。