CN108559371A

CN108559371A - 一种水性自乳化环氧改性醇酸树脂及其防腐涂料

Info

Publication number: CN108559371A
Application number: CN201810157862.3A
Authority: CN
Inventors: 李嘉顺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-02-25
Filing date: 2018-02-25
Publication date: 2018-09-21

Abstract

本发明公开了一种水性自乳化环氧改性醇酸树脂及其制备方法以及并以此制备的防腐涂料，属于化工技术领域。本发明以亲水性大分子链段引入到醇酸树脂主链上，然后在将环氧树脂接枝到醇酸树脂上，通过自乳化制备环氧改性的醇酸树脂，制备方法和工艺简便，改性的树脂具有自乳化能力，不需要外加乳化剂和胺类成盐，具有储存稳定性好，物理性能和耐腐蚀性能较好的优点。将本发明制备的树脂用于钢结构防护底漆时，所制备的涂料不含有挥发性有机物，更加环保，而且施工安全，涂膜的综合性能较好。

Description

一种水性自乳化环氧改性醇酸树脂及其防腐涂料

技术领域

本发明设计一种水性环保型醇酸树脂涂料，特别涉及一种能够自乳化环氧改性的醇酸树脂及其制备方法。

背景技术

醇酸树脂涂料具有原料价廉易得、涂膜附着力好、光亮、丰满、对颜填料润湿性能好等优点，且具有良好的施工性，被广泛地的应用于各种钢结构的防护中。然而，近年来随着涂料工业和涂装向着低污染化发展，水性醇酸涂料正在日益受到重视和研究。

围绕水性醇酸树脂的制备方法上，主要有机械法，酸中和成盐和自乳化法。机械法通过外加乳化剂，加上高速搅拌制备水性醇酸树脂乳液，该法制备的乳液不稳定，使用起来比较困难，目前已经淘汰。酸中和成盐法是目前常用的方法，通过羧基中和成盐，能够显著提高水性醇酸树脂的水溶性，但是存在储存稳定性差，助溶剂较多，物理性能较差等问题。而自乳化法通过在分子链中引入亲水性链段来改善醇酸树脂水溶性，不需要或者添加极少的助溶剂，减少有机溶剂的排放，而且制备出的水性醇酸树脂乳液适用范围广，物理性能下降较少等特点。

环氧树脂由于其本身的结构及性能特点，常被用来改善醇酸树脂的硬度、附着力、光泽以及耐化学品和耐盐雾性能。CN102757551A专利利用环氧树脂改性醇酸树脂，制备出的水性醇酸树脂附着力、硬度都得到明显改善，但是该方法制备过程复杂，添加大量助溶剂，并且通过羧基中和成盐的方法导致水性醇酸树脂的适用范围较窄、储存稳定性较差等问题。

发明内容

本发明目的是针对以上存在的问题而提出的技术方案，本方案提供稳定性好、物理性能和防腐性能优异的水性环氧改性醇酸树脂。

本发明的另一个目的是提供该水性环氧改性醇酸树脂的制备方法。

本发明的还有一个目的是提供该水性环氧改性醇酸树脂在钢结构，特别是防腐底漆的应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

（1）水性自乳化环氧改性醇酸树脂

一种自乳化环氧改性醇酸树脂，按下述质量百分比的原料制备而成：不饱和脂肪酸25-35%，环氧树脂：5-15%，多元醇：10-20%，多元酸或酸酐：8-15%，含有3个以上的羧基的酸酐：1-5%，亲水性大分子链段：5-15%，反应溶剂适量，去离子水适量。

本发明所述的不饱和脂肪酸为豆油、亚麻油、桐油、蓖麻油、椰子油、棉籽油、妥尔油或红花油中的至少一种。

本发明所述的环氧树脂为由环氧氯丙烷或甲基环氧氯丙烷和双酚A、双酚F、或双酚砜得到的环氧树脂、双酚A的环氧烷烃经加成的聚缩水甘油醚，聚丙二醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷、甘油等多元醇的聚缩水甘油醚；己二酸、苯二甲酸、二聚物酸等多羧酸的聚缩水甘油酯及聚缩水甘油胺等。更优选地选自上述的用上述双酚A或双酚F与环氧氯丙烷制备的环氧树脂或己二酸的多羧酸改性而成的环氧树脂。

本发明所述的多元醇为甘油、季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、二乙二醇、乙二醇、木糖醇、山梨醇、己二醇、丙二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、丁二醇、新戊二醇中的至少一种。

本发明所述的多元酸为间苯二甲酸、乙二酸、苯甲酸、邻苯二甲酸酐、马来酸酐、、对苯二甲酸、四氢苯酐、六氢苯酐、甲基纳迪克酸酐中至少一种。

本发明所述的3个以上的羧基的酸酐为偏苯三酸酐、均苯四甲酸酐、二苯甲酮-3,3’,4,4’-四羧酸酐、氢化偏苯三酸酐、氢化均苯四甲酸酐中的至少一种。

本发明所述的亲水性大分子链段为分子量为400-1000的聚乙二醇、聚丙二醇或一端带有羟基的聚氧乙烯单甲氧基醚中的至少一种。

本发明所述的溶剂为甲苯、二甲苯、苯中的至少一种。

（2）水性自乳化环氧改性醇酸树脂的制备方法

本发明水性自乳化环氧改性醇酸树脂的制备方法

在反应釜中加入不饱和脂肪酸、多元醇、亲水性大分子链段、酸酐、3个以上的羧基的酸酐以及以上物质总量的10-20%的溶剂，升温到180-220℃，进行酯化反应6-10小时，在反应过程中不断分水，测定反应物的酸值，酸值达到80-150mg KOH/g后，将环氧树脂加入到反应物中，继续反应4-6小时，反应过程中不断测量酸值，直到酸值达到<30mg KOH/g，减压脱出溶剂后，降温到70-80℃，然后加入适量去离子水，制备一定固含量的自乳化环氧改性醇酸树脂。

（3）本发明水性环氧改性醇酸树脂应用于水性钢结构防腐底漆

水性环氧改性醇酸树脂应用于所述的水性钢结构底漆，其质量份数为：

水性环氧改性醇酸树脂为30-60份、磷酸锌：5-10份、磷酸铝：5-10份、云母2-6份、硫酸钡：10-15份、助剂（消泡剂、分散剂、基材润湿剂、聚氨酯增稠剂）为1-3份，去离子水适量。

将一定量的去离子水加入到研磨盘中，然后加入磷酸锌、磷酸铝、云母、硫酸钡以及分散剂，进行高速研磨，直到研磨细度< 25um,然后将此研磨浆缓慢调入水性环氧改性醇酸树脂中，加入相关助剂，并加入去离子水，通过聚氨酯增稠剂来调整涂料的粘度，然后达到合适的粘度后，出料包装。

本发明制备的自乳化水性环氧改性醇酸树脂制备方法和工艺简便，制备出的水性树脂具有自乳化功能，储存稳定性好，干燥速度快，硬度高、附着力强和耐冲击性能等优点。通过此水性环氧改性醇酸树脂制备的防腐底漆，具有储存稳定性好，附着力强、耐化学品和耐盐雾性能好的特点，以水为溶剂，具有环保、施工方便，提高了运输、施工的安全性，适合被用于钢结构的防护。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合具体实例阐释本发明：

实施例1

（1）水性自乳化环氧改性醇酸树脂的制备

在反应釜中加入300g亚麻仁酸、30g季戊四醇、100g乙二醇、20g新戊二醇、分子量为600聚乙二醇100g、20g苯甲酸、80g马来酸酐、30g偏苯三酸酐以及150g二甲苯，升温到180-220℃，进行酯化反应6-10小时，在反应过程中不断分水，测定反应物的酸值，酸值达到80-150mg KOH/g后，将80g环氧树脂E51加入到反应物中，继续反应4-6小时，反应过程中不断测量酸值，直到酸值达到< 30mg KOH/g，减压脱出溶剂后，降温到70-80℃，然后加入700g去离子水，制备固含量为50%左右的自乳化环氧改性醇酸树脂，外观为白色乳液，制备出的树脂热储存（50℃*15天）不沉淀，不分层。

将此自乳化环氧改性醇酸树脂制备钢结构防腐底漆：将20g去离子水加入到研磨盘中，然后加入5g磷酸锌、7g磷酸铝、2g云母、15g硫酸钡以及1g分散剂，进行高速研磨，直到研磨细度< 25um,然后将此研磨浆缓慢调入50g水性环氧改性醇酸树脂中，加入相关助剂，通过聚氨酯增稠剂来调整涂料的粘度，然后达到合适的粘度后，出料包装。涂料具体性能见表1.

实施例2

（1）水性自乳化环氧改性醇酸树脂的制备

在反应釜中加入300g亚麻仁酸、30g三羟甲基丙烷、100g乙二醇、20g新戊二醇、分子量为600聚乙二醇单甲醚100g、20g苯甲酸、80g马来酸酐、30g偏苯三酸酐以及150g二甲苯，升温到180-220℃，进行酯化反应6-10小时，在反应过程中不断分水，测定反应物的酸值，酸值达到80-150mg KOH/g后，将100g环氧树脂E51加入到反应物中，继续反应4-6小时，反应过程中不断测量酸值，直到酸值达到< 30mg KOH/g，减压脱出溶剂后，降温到70-80℃，然后加入750g去离子水，制备固含量为45%左右的自乳化环氧改性醇酸树脂，外观为白色乳液，制备出的树脂热储存（50℃*15天）不沉淀，不分层。

实施例3

（1）水性自乳化环氧改性醇酸树脂的制备

在反应釜中加入350g桐油酸、30g三羟甲基丙烷、80g乙二醇、20g新戊二醇、分子量为800聚乙二醇单甲醚100g、20g苯甲酸、70g马来酸酐、25g偏苯三酸酐以及150g二甲苯，升温到180-220℃，进行酯化反应6-10小时，在反应过程中不断分水，测定反应物的酸值，酸值达到80-150mg KOH/g后，将70g环氧树脂E51加入到反应物中，继续反应4-6小时，反应过程中不断测量酸值，直到酸值达到< 30mg KOH/g，减压脱出溶剂后，降温到70-80℃，然后加入750g去离子水，制备固含量为45%左右的自乳化环氧改性醇酸树脂，外观为白色乳液，制备出的树脂热储存（50℃*15天）不沉淀，不分层。

实施例4

（1）水性自乳化环氧改性醇酸树脂的制备

在反应釜中加入350g桐油酸、25g三羟甲基丙烷、80g乙二醇、20g新戊二醇、分子量为400聚乙二醇130g、20g苯甲酸、70g间苯二甲酸、15g均苯四甲酸酐以及150g二甲苯，升温到180-220℃，进行酯化反应6-10小时，在反应过程中不断分水，测定反应物的酸值，酸值达到80-150mg KOH/g后，将70g环氧树脂E51加入到反应物中，继续反应4-6小时，反应过程中不断测量酸值，直到酸值达到< 30mg KOH/g，减压脱出溶剂后，降温到70-80℃，然后加入700g去离子水，制备固含量为45%左右的自乳化环氧改性醇酸树脂，外观为白色乳液，制备出的树脂热储存（50℃*15天）不沉淀，不分层。

表1

Claims

1.本发明提供一种水性自乳化环氧改性醇酸树脂及其制备方法并由此制备的钢结构的防护涂料，特别涉及一种自乳化环氧改性醇酸树脂，按下述质量百分比的原料制备而成：不饱和脂肪酸25-35%，环氧树脂：5-15%，多元醇：10-20%，多元酸或酸酐：8-15%，含有3个以上的羧基的酸酐：1-5%，亲水性大分子链段：5-15%，反应溶剂适量，去离子水适量。

2.根据权利要求1所述的不饱和脂肪酸为豆油、亚麻油、桐油、蓖麻油、椰子油、棉籽油、妥尔油或红花油中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的环氧树脂为由环氧氯丙烷或甲基环氧氯丙烷和双酚A、双酚F、或双酚砜得到的环氧树脂、双酚A的环氧烷烃经加成的聚缩水甘油醚，聚丙二醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷、甘油等多元醇的聚缩水甘油醚；己二酸、苯二甲酸、二聚物酸等多羧酸的聚缩水甘油酯及聚缩水甘油胺等；更优选地选自上述的用上述双酚A或双酚F与环氧氯丙烷制备的环氧树脂或己二酸的多羧酸改性而成的环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的多元醇为甘油、季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、二乙二醇、乙二醇、木糖醇、山梨醇、己二醇、丙二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、丁二醇、新戊二醇中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的多元酸为间苯二甲酸、乙二酸、苯甲酸、邻苯二甲酸酐、马来酸酐、、对苯二甲酸、四氢苯酐、六氢苯酐、甲基纳迪克酸酐中至少一种。

6.根据权利要求1所述的3个以上的羧基的酸酐为偏苯三酸酐、均苯四甲酸酐、二苯甲酮-3,3’,4,4’-四羧酸酐、氢化偏苯三酸酐、氢化均苯四甲酸酐中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的亲水性大分子链段为分子量为400-1000的聚乙二醇、聚丙二醇或一端带有羟基的聚氧乙烯单甲氧基醚中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的溶剂为甲苯、二甲苯、苯中的至少一种。

9.根据权利要求1水性自乳化环氧改性醇酸树脂的制备方法为：在反应釜中加入不饱和脂肪酸、多元醇、亲水性大分子链段、酸酐、3个以上的羧基的酸酐以及以上物质总量的10-20%的溶剂，升温到180-220℃，进行酯化反应6-10小时，在反应过程中不断分水，测定反应物的酸值，酸值达到80-150mg KOH/g后，将环氧树脂加入到反应物中，继续反应4-6小时，反应过程中不断测量酸值，直到酸值达到<30mg KOH/g，减压脱出溶剂后，降温到70-80℃，然后加入适量去离子水，制备一定固含量的自乳化环氧改性醇酸树脂。

10.根据权利要求1所述的制备水性自乳化环氧改性醇酸树脂用于钢结构防护底漆。