CN109111792B - 一种用于卷材涂料通用色浆的分散树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于卷材涂料通用色浆的分散树脂，包括以下重量份的组分：醇类物质17‑40份、己内酯10‑15份、催化剂0.01‑1份、芳香族二元羧酸和酸酐类物质25‑35份、溶剂24‑36份。本发明还公开了一种所述的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂的制备方法。本发明的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂是一种新型聚酯高分子树脂，分子支化度高，并且链上含有多羟基的官能团，分散性能好，能够满足卷材涂料行业制备高浓度色浆的要求。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种专用于卷材涂料高浓度通用色浆的分散树脂及其制备方法。
背景技术
卷材涂料包括卷钢涂料和卷铝涂料，是通过辊涂作业的方法，将涂料涂覆于钢板、铝材表面，然后制成预涂卷材(彩涂板)，具有外表美观、色彩艳丽、强度高、加工成型方便等优点，还可以降低成本、减少污染，因此获得了广泛的应用。通常客户对卷材外观及颜色的要求很高，色浆生产成为卷材涂料生产中非常重要的环节。
目前，国内涂料公司在生产色浆时多采用单色浆磨浆法，此种色浆生产工艺存在一些固有的问题，每种色浆都必须使用生产此种色浆所需的树脂进行研磨分散，这存在以下缺陷：生产复杂、库存增加、管理困难。为解决此类问题，可采用调色用通用色浆。使用通用色浆生产色漆时，只需要在基础漆中调色，调入基础漆中再混合均匀即可完成调色生产工作。因此，通用色浆可以大大地减少生产多种花色品种时需要的较大数量的色漆数目。同一种颜色，不同树脂体系的色漆仅需一种色浆即可制备出来。这要求通用色浆中所用的分散树脂能同时与常用的多种基体树脂都具有良好的相容性，并且能够分散多种不同的颜料。
常见的醛酮类分散树脂，容易造成通用色浆的粘度增加、漆膜性能的差异、颜料含量的降低。叔碳酸缩水甘油酯类树脂在制作高浓度色浆时会导致色浆稳定性能降低，再次絮凝结块将会影响漆膜的外观(起粒子现象)。
有鉴于此，有必要提供一种分散性强、相溶性广、适用于卷材涂料通用色浆的分散树脂。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的一个目的是提供一种用于卷材涂料通用色浆的分散树脂，所述分散树脂对多种色粉都具有良好的分散性能，并且对涂料固化成膜后的性能没有影响。
本发明的另一个目的是提供一种所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一个方面提供了一种用于卷材涂料通用色浆的分散树脂，包括以下重量份的组分：
优选地，所述醇类物质选自1,6-己二醇、新戊二醇、季戊四醇中的至少一种。更优选地，所述醇类物质包括以下重量份的组分：1,6-己二醇5-15份，新戊二醇10-20份，季戊四醇2-5份。
优选地，所述催化剂选自钛酸正丁酯、浓硫酸、对甲苯磺酸、高氯酸、氯化锌中的至少一种。
优选地，所述芳香族二元羧酸和酸酐类物质选自对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸中的至少一种。更优选地，所述芳香族二元羧酸和酸酐类物质包括以下重量份的组分：对苯二甲酸15-20份，邻苯二甲酸酐10-15份。
优选地，所述溶剂选自S-150#溶剂油、均四甲苯溶剂油、二甲苯、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚中的至少一种。更优选地，所述溶剂包括以下重量份的组分：S-150#溶剂油或均四甲苯溶剂油12-18份，二甲苯12-18份。
优选地，所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂的酸值小于10mgKOH/g。
优选地，所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂的熔融粘度按照稀释后的树脂溶液换算为1500-3000mPa.s。
本发明的另一个方面提供了一种所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂的制备方法，包括以下步骤：
将第一部分醇类物质加热溶解，加入第二部分醇类物质和10-15份己内酯搅拌均匀，依次加入第三部分醇类物质、0.01-1份催化剂、25-35份芳香族二元羧酸和酸酐类物质，所述第一部分醇类物质、所述第二部分醇类物质和所述第三部分醇类物质为17-40份，加入催化剂时控制温度在100℃以下，在1-3个小时内慢慢将物料升温至215℃；确认反应物呈透明状态，保持温度为215-220℃继续反应，从温度到达215℃开始，根据酸值确定合适取样时间进行取样；当温度降到低于140℃时，加入24-36份溶剂，冷却到温度低于80℃时，过滤灌装获得所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂。
优选地，所述根据酸值确定合适取样时间进行取样包括按以下配方进行稀释，测定酸值及粘度，粘度测试按照以下比例配置成样品的步骤：
取样 20.0重量份；
丙二醇甲醚醋酸酯 8.0重量份。
优选地，所述根据酸值确定合适取样时间进行取样是指酸值在20mgKOH/g以下，每隔30分钟取样一次；在酸值<10mgKOH/g、熔融粘度按照稀释后的树脂溶液换算为1500-3000mPa.s时进行冷却。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂分散性能好，能够满足卷材涂料行业制备高浓度色浆的要求，是一种新型聚酯高分子树脂，分子支化度高，并且链上含有多羟基的官能团。
为了满足卷钢用高分子树脂与分散树脂的相容性，本发明的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂主链官能团与大多数卷材高分子树脂的官能团类型相同，高支化度的多羟基结构与卷材高分子之间可以产生大量的氢键结合点，进一步提高树脂之间的相容性。
为了满足卷钢用色浆组合物的颜色稳定性，本发明的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂的平均分子量不大，易于大分子链的运动和对颜料颗粒的包裹，多官能度的分子支化结构使分散树脂对颜料颗粒的包覆效果达到最佳。
本发明的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂为一种高支化聚酯树脂，其酸值小于10mgKOH/g，熔融粘度按照稀释后的树脂溶液换算为1500-3000mPa.s。本发明的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂为高支化的聚酯树脂，与常用的多种卷材基体树脂都具有良好的相容性，使用该分散树脂研磨卷材涂料常用的颜料时，分散性能好、通用性广，能够满足卷材涂料通用色浆的要求。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明实施例1、2、3、4用于卷材涂料通用色浆的分散树脂和对比例1、2中原材料组分的重量份数如表1所示：
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 | |
| 1,6-己二醇 | 5 | 5 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 己内酯 | 10 | 15 | 10 | 15 | 15 | 5 |
| 新戊二醇 | 10 | 20 | 10 | 20 | 20 | 20 |
| 季戊四醇 | 5 | 2 | 3 | 2 | 0 | 3 |
| 钛酸正丁酯 | 0.01 | 0.01 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 对苯二甲酸 | 15 | 20 | 18 | 20 | 20 | 20 |
| 邻苯二甲酸酐 | 15 | 10 | 12 | 10 | 10 | 10 |
| S-150#溶剂油 | 12 | 15 | 15 | 18 | 18 | 18 |
| 二甲苯 | 14 | 15 | 15 | 12 | 16 | 12 |
实施例1
按照表1中配方，向反应釜中加入1-6-己二醇，加热并使其溶解，加入己内酯、新戊二醇开始搅拌，依次加入季戊四醇、钛酸正丁酯、对苯二甲酸和邻苯二甲酸酐，添加钛酸正丁酯时的温度要在100℃以下，在1-3个小时内慢慢将物料升温至215℃；确认反应物呈透明状态，保持温度为215-220℃继续反应，为了防止着色，要严格遵守这个温度范围，从温度到达215℃开始，每隔1小时进行取样，当酸值在20mgKOH/g以下，则每隔30分钟取样。
取样品按以下配方进行稀释，测定酸值及粘度，粘度测试按照以下比例配置成样品：
取样 20.0重量份；
丙二醇甲醚醋酸酯 8.0重量份；
测定配置好的样品的最终酸值达到4mgKOH/g，熔融粘度为1600mPa.s(按照稀释后的树脂溶液换算)，冷却到140℃，加入S-150#溶剂油和二甲苯，继续搅拌并冷却到80℃，过滤灌装获得所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂。
实施例2
按照表1中配方，向反应釜中加入1-6-己二醇，加热并使其溶解，加入己内酯、新戊二醇开始搅拌，依次加入季戊四醇、钛酸正丁酯、对苯二甲酸和邻苯二甲酸酐，添加钛酸正丁酯时的温度要在100℃以下，在1-3个小时内慢慢将物料升温至215℃；确认反应物呈透明状态，保持温度为215-220℃继续反应，为了防止着色，要严格遵守这个温度范围，从温度到达215℃开始，每隔1小时进行取样，当酸值在20mgKOH/g以下，则每隔30分钟取样。
取样品按以下配方进行稀释，测定酸值及粘度，粘度测试按照以下比例配置成样品：
取样 20.0重量份；
丙二醇甲醚醋酸酯 8.0重量份；
测定配置好的样品的最终酸值达到7mgKOH/g，熔融粘度为2800mPa.s(按照稀释后的树脂溶液换算)，冷却到140℃，加入S-150#溶剂油和二甲苯，继续搅拌并冷却到80℃，过滤灌装获得所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂。
实施例3
按照表1中配方，向反应釜中加入1-6-己二醇，加热并使其溶解，加入己内酯、新戊二醇开始搅拌，依次加入季戊四醇、钛酸正丁酯、对苯二甲酸和邻苯二甲酸酐，添加钛酸正丁酯时的温度要在100℃以下，在1-3个小时内慢慢将物料升温至215℃；确认反应物呈透明状态，保持温度为215-220℃继续反应，为了防止着色，要严格遵守这个温度范围，从温度到达215℃开始，每隔1小时进行取样，当酸值在20mgKOH/g以下，则每隔30分钟取样。
取样品按以下配方进行稀释，测定酸值及粘度，粘度测试按照以下比例配置成样品：
取样 20.0重量份；
丙二醇甲醚醋酸酯 8.0重量份；
测定配置好的样品的最终酸值达到6mgKOH/g，熔融粘度为1800mPa.s(按照稀释后的树脂溶液换算)，冷却到140℃，加入S-150#溶剂油和二甲苯，继续搅拌并冷却到80℃，过滤灌装获得所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂。
实施例4
按照表1中配方，向反应釜中加入1-6-己二醇，加热并使其溶解，加入己内酯、新戊二醇开始搅拌，依次加入季戊四醇、钛酸正丁酯、对苯二甲酸和邻苯二甲酸酐，添加钛酸正丁酯时的温度要在100℃以下，在1-3个小时内慢慢将物料升温至215℃；确认反应物呈透明状态，保持温度为215-220℃继续反应，为了防止着色，要严格遵守这个温度范围，从温度到达215℃开始，每隔1小时进行取样，当酸值在20mgKOH/g以下，则每隔30分钟取样。
取样品按以下配方进行稀释，测定酸值及粘度，粘度测试按照以下比例配置成样品：
取样 20.0重量份；
丙二醇甲醚醋酸酯 8.0重量份；
测定配置好的样品的最终酸值达到5mgKOH/g，熔融粘度为2600mPa.s(按照稀释后的树脂溶液换算)，冷却到140℃，加入S-150#溶剂油和二甲苯，继续搅拌并冷却到80℃，过滤灌装获得所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂。
对比例1
按照表1中配方，向反应釜中加入1-6-己二醇，加热并使其溶解，加入己内酯、新戊二醇开始搅拌，依次加入钛酸正丁酯、对苯二甲酸和邻苯二甲酸酐，添加钛酸正丁酯时的温度要在100℃以下，在1-3个小时内慢慢将物料升温至215℃；确认反应物呈透明状态，保持温度为215-220℃继续反应，为了防止着色，要严格遵守这个温度范围，从温度到达215℃开始，每隔1小时进行取样，当酸值在20mgKOH/g以下，则每隔30分钟取样。
取样品按以下配方进行稀释，测定酸值及粘度，粘度测试按照以下比例配置成样品：
取样 20.0重量份；
丙二醇甲醚醋酸酯 8.0重量份；
测定配置好的样品的最终酸值达到5mgKOH/g，熔融粘度为2400mPa.s(按照稀释后的树脂溶液换算)，冷却到140℃，加入S-150#溶剂油和二甲苯，继续搅拌并冷却到80℃，过滤灌装获得产品。
对比例2
按照表1中配方，向反应釜中加入1-6-己二醇，加热并使其溶解，加入己内酯、新戊二醇开始搅拌，依次加入季戊四醇、钛酸正丁酯、对苯二甲酸和邻苯二甲酸酐，添加钛酸正丁酯时的温度要在100℃以下，在1-3个小时内慢慢将物料升温至215℃；确认反应物呈透明状态，保持温度为215-220℃继续反应，为了防止着色，要严格遵守这个温度范围，从温度到达215℃开始，每隔1小时进行取样，当酸值在20mgKOH/g以下，则每隔30分钟取样。
取样品按以下配方进行稀释，测定酸值及粘度，粘度测试按照以下比例配置成样品：
取样 20.0重量份；
丙二醇甲醚醋酸酯 8.0重量份；
测定配置好的样品的最终酸值达到5mgKOH/g，熔融粘度为2000mPa.s(按照稀释后的树脂溶液换算)，冷却到140℃，加入S-150#溶剂油和二甲苯，继续搅拌并冷却到80℃，过滤灌装获得产品。
将本发明实施例制备的分散树脂制备成通用色浆，测试通用色浆的相关性能来评价所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂的优劣。
通用色浆的制备方法如下：
第一步，分散树脂、着色颜料和溶剂在高速搅拌下预混合30分钟，
第二步，将预混合后的中间品进行砂磨，砂磨过程中监控细度，当细度<5μm时停止砂磨，并测试得到半成品色浆的粘度。
所述的分散树脂分别为本发明的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂及对比例1和2所得的产品。
所述着色颜料可根据实际需要来选择，例如：无机颜料有氧化铁红、钛白粉、铁红、铁黄、6340橙、沉淀硫酸钡等，有机颜料有酞青蓝、酞青绿、DPP红、永固紫，可以根据需要选择其中的至少一种。
所述溶剂由本领域技术人员根据需要选择，选择普通涂料常用的溶剂即可，例如：S-150#溶剂油、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚等等，在实际生产时会添加若干溶剂搭配使用。
所述通用色浆的重量份数或配比比例根据着色颜料的种类分为两类，其重量份数如表2所示：
表2
| 分散树脂 | 20-30份 | 20-35份 |
| 有机颜料 | 10-20份 | |
| 无机颜料 | 25-45份 | |
| 溶剂 | 50-65份 | 20-30份 |
所述通用色浆的性能评估通过颜料分散性、色浆粘度、色浆的经时稳定性来判断。
分别用实施例1～4与对比例1～2所合成的分散树脂来制备色浆，分别测试各个色浆制备初期和高温存储(50℃*30天)后的外观、粘度和细度，测试所述分散树脂对不同条件下的色浆组合物的颜色影响，所用材料的重量份数和性能如表3所示：
表3
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 | |
| 分散树脂 | 20份 | 30份 | 30份 | 35份 | 30份 | 30份 |
| 酞青绿 | 20份 | 20份 | 20份 | |||
| 铁红 | 40份 | 45份 | 40份 | |||
| 丙二醇甲醚 | 60份 | 50份 | 30份 | 20份 | 30份 | 50份 |
| 初期外观 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 |
| 细度(μm) | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 |
| 初期粘度 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 |
| 存储后外观 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 沉降严重 | 絮凝 |
| 存储后细度(μm) | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | >50 |
| 存储后粘度 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 增稠 | 增稠严重 |
由表3的数据可知，实施例1～4所合成的分散树脂应用于卷钢涂料半成品色浆中，具有良好的分散性能，使用该分散树脂的色浆，其稳定性能优良。
实施例5
向反应釜中加入5份1-6-己二醇，加热并使其溶解，加入12份己内酯、10份新戊二醇开始搅拌，依次加入2份季戊四醇、1份钛酸正丁酯、15份对苯二甲酸和10份邻苯二甲酸酐，添加钛酸正丁酯时的温度要在100℃以下，在1-3个小时内慢慢将物料升温至215℃；确认反应物呈透明状态，保持温度为215-220℃继续反应，为了防止着色，要严格遵守这个温度范围，从温度到达215℃开始，每隔1小时进行取样，当酸值在20mgKOH/g以下，则每隔30分钟取样。
取样品按以下配方进行稀释，测定酸值及粘度，粘度测试按照以下比例配置成样品：
取样 20.0重量份；
丙二醇甲醚醋酸酯 8.0重量份；
测定配置好的样品的最终酸值达到5mgKOH/g，熔融粘度为2600mPa.s(按照稀释后的树脂溶液换算)，冷却到140℃，加入12份S-150#溶剂油和12份二甲苯，继续搅拌并冷却到80℃，过滤灌装获得所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂。
实施例6
向反应釜中加入15份1-6-己二醇，加热并使其溶解，加入14份己内酯、20份新戊二醇开始搅拌，依次加入5份季戊四醇、0.5份钛酸正丁酯、20份对苯二甲酸和15份邻苯二甲酸酐，添加钛酸正丁酯时的温度要在100℃以下，在1-3个小时内慢慢将物料升温至215℃；确认反应物呈透明状态，保持温度为215-220℃继续反应，为了防止着色，要严格遵守这个温度范围，从温度到达215℃开始，每隔1小时进行取样，当酸值在20mgKOH/g以下，则每隔30分钟取样。
取样品按以下配方进行稀释，测定酸值及粘度，粘度测试按照以下比例配置成样品：
取样 20.0重量份；
丙二醇甲醚醋酸酯 8.0重量份；
测定配置好的样品的最终酸值达到5mgKOH/g，熔融粘度为2600mPa.s(按照稀释后的树脂溶液换算)，冷却到140℃，加入18份S-150#溶剂油和18份二甲苯，继续搅拌并冷却到80℃，过滤灌装获得所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂。
本发明的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂分散性能好，能够满足卷材涂料行业制备高浓度色浆的要求，是一种新型聚酯高分子树脂，分子支化度高，并且链上含有多羟基的官能团。
为了满足卷钢用高分子树脂与分散树脂的相容性，本发明的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂主链官能团与大多数卷材高分子树脂的官能团类型相同，高支化度的多羟基结构与卷材高分子之间可以产生大量的氢键结合点，进一步提高树脂之间的相容性。
为了满足卷钢用色浆组合物的颜色稳定性，本发明的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂的平均分子量不大，易于大分子链的运动和对颜料颗粒的包裹，多官能度的分子支化结构使分散树脂对颜料颗粒的包覆效果达到最佳。
本发明的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂为一种高支化聚酯树脂，其酸值小于10mgKOH/g，熔融粘度按照稀释后的树脂溶液换算为1500-3000mPa.s。本发明的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂为高支化的聚酯树脂，与常用的多种卷材基体树脂都具有良好的相容性，使用该分散树脂研磨卷材涂料常用的颜料时，分散性能好、通用性广，能够满足卷材涂料通用色浆的要求。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (7)
1.一种用于卷材涂料通用色浆的分散树脂，其特征在于：由以下重量份的组分制成：
所述醇类物质选自1,6-己二醇、新戊二醇、季戊四醇中的至少一种；
所述芳香族二元羧酸和酸酐类物质选自对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸中的至少一种；
所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂的酸值不大于7mgKOH/g。
2.根据权利要求1所述的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂，其特征在于：所述催化剂选自钛酸正丁酯、浓硫酸、对甲苯磺酸、高氯酸、氯化锌中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂，其特征在于：所述溶剂选自S-150#溶剂油、均四甲苯溶剂油、二甲苯、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂，其特征在于：所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂的熔融粘度按照稀释后的树脂溶液换算为1500-3000mPa.s。
5.一种权利要求1至4任一所述的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将第一部分醇类物质加热溶解，加入第二部分醇类物质和10-15份己内酯搅拌均匀，依次加入第三部分醇类物质、0.01-1份催化剂、25-35份芳香族二元羧酸和酸酐类物质，所述第一部分醇类物质、所述第二部分醇类物质和所述第三部分醇类物质为17-40份，加入催化剂时控制温度在100℃以下，在1-3个小时内慢慢将物料升温至215℃；确认反应物呈透明状态，保持温度为215-220℃继续反应，从温度到达215℃开始，根据酸值确定合适取样时间进行取样；当温度降到低于140℃时，加入24-36份溶剂，冷却到温度低于80℃时，过滤灌装获得所述用于卷材涂料通用色浆的分散树脂。
6.根据权利要求5所述的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂的制备方法，其特征在于：所述根据酸值确定合适取样时间进行取样包括按以下配方进行稀释，测定酸值及粘度，粘度测试按照以下比例配置成样品的步骤：
取样 20.0重量份；
丙二醇甲醚醋酸酯 8.0重量份。
7.根据权利要求6所述的用于卷材涂料通用色浆的分散树脂的制备方法，其特征在于：所述根据酸值确定合适取样时间进行取样是指酸值在20mgKOH/g以下，每隔30分钟取样一次；在酸值<10mgKOH/g、熔融粘度按照稀释后的树脂溶液换算为1500-3000mPa.s时进行冷却。
Priority Applications (1)
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