CN109880070B - 一种水性烤漆用改性水性聚酯树脂分散体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种烤漆用改性水性聚酯树脂分散体及其制备方法，通过将聚四氢呋喃醚二醇引入到醇酸树脂链中，改性引入了一些特殊的结构，使水性聚酯树脂具有了原本不具备的性能，之后，与水性聚氨酯固化剂混合并高温烘烤，得到耐水性优、储存性能良好的水性烤漆。

Description

一种水性烤漆用改性水性聚酯树脂分散体及其制备方法

技术领域

本发明属于水性聚酯树脂改性技术领域，具体涉及一种烤漆用改性水性聚酯树脂分散体及其制备方法。

背景技术

进几年随着环保的高要求，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。水性涂料极大的减少了有机溶剂对环境的危害和污染，也减少了对操作人员的健康危害。水性饱和聚酯树脂与水性聚氨酯固化剂可以配制成水性烘烤漆，该水性烘烤漆一般用于金属工件的内外表面涂装，与溶剂型烘烤漆相比，水性烘烤漆具有无毒，无污染，不燃烧，不爆炸的特点。

现有聚酯树脂和氨基树脂聚合生产的烤漆存在耐水性差，储存稳定性差等的问题，不利于烤漆的应用和存储。

发明内容

针对上述情况，本发明提供了一种烤漆用改性水性聚酯树脂分散体，得到的水性改性聚酯树脂分散体可配制成水性烤漆，提高了其耐水性和存储稳定性。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种烤漆用改性水性聚酯树脂分散体，按重量分数计，包括如下组分：

进一步地，所述烤漆用改性水性聚酯树脂分散体的组分中，还包括110～130重量份的水。

进一步地，所述烤漆用改性水性聚酯树脂分散体中，所述聚四氢呋喃醚二醇的分子量为250～1500。

进一步地，所述烤漆用改性水性聚酯树脂分散体中，还包括二氧化硅1-3重量份和乙二胺四乙酸二钠溶液5-9重量份。

本发明还提供了一种烤漆用改性水性聚酯树脂分散体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将配方比的多元醇、多元酸、有机酸酐以及乙二醇单丁醚、二甲基乙醇胺、聚四氢呋喃醚二醇投入反应器中，在140℃下保温0.5小时，然后升温至150～160℃下保温1小时，之后继续升温至180～190℃下保温2～3小时，再升温至220～230℃下进行反应，至反应至酸值在20～30之间，停止反应；

(2)反应结束后降温至100℃以下后加入110～130重量份的纯净水，调整至合适的固含和粘度，即可制得水性改性聚酯树脂分散体。

进一步地，所述烤漆用改性水性聚酯树脂分散体的制备方法中，将配方比的二氧化硅与乙二胺四乙酸二钠溶液混合，搅拌6-24h，混合物与步骤(1)中的多元醇、多元酸、有机酸酐以及乙二醇单丁醚、二甲基乙醇胺、聚四氢呋喃醚二醇一并投入反应器中反应。

进一步地，所述烤漆用改性水性聚酯树脂分散体的制备方法中，步骤(2)加入纯净水后，调整至固含在40～44％范围，粘度在500～5000mPa.s(25℃)。

将上述得到的水性改性聚酯树脂分散体与水性聚氨酯固化剂按5/1的重量比取量并搅拌混匀，静置脱泡，高温交联固化后可得到水性烤漆，该烤漆的漆膜性能良好，相较于现有的水性聚酯涂料，其耐水性和储存稳定性得到了极大的提高。

本发明提供的改性水性聚酯树脂分散体，通过多元醇、酸反应生产聚酯树脂，反应过程中，聚四氢呋喃醚二醇与聚酯树脂分子链中的羧基反应，被导入到聚酯树脂分散体的链段中，改善了水性聚酯树脂分散体的耐水性，同时，使得其更易与水性聚氨酯固化剂聚合而交联固化，并产生耐水性优、存储温度性好的水性烘烤漆。

本发明相较于现有技术，其有益效果在于：

1、本发明利用聚四氢呋喃醚二醇和多元酸、醇进行反应，将水性聚酯树脂改性，得到的水性聚酯树脂的耐水性优良，储存稳定性大大提高，易与水性聚氨酯固化剂交联得到漆膜性能良好的水性烤漆。

2、本发明提供的改性水性聚酯树脂分散体的合成工艺简单，一锅化成，仅通过分段控制反应温度即可控制反应进程，无需另外加入催化剂，也无需通入氮气保护，且过程中无需引入二甲苯等挥发性溶剂参与反应，避免了生产过程中因二甲苯等挥发性溶剂的挥发带来的环境污染和对现场的操作人员的危害，同时，也免去了二甲苯等挥发性溶剂脱除工艺。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步地说明。

实施例一 改性水性聚酯树脂分散体制备实施例

制备例1：

改性水性聚酯树脂分散体的制备

将4重量份的2-甲基1，3-丙二醇、24重量份的新戊二醇、7重量份的三羟甲基丙烷、16重量份的己二酸、28重量份的间苯二甲酸、10重量份的聚四氢呋喃醚二醇、6重量份的偏苯三酸酐、16重量份的乙二醇单丁醚、6重量份的二甲基乙醇胺混合，在140℃下保温0.5小时，然后升温至150℃下保温1小时，继续升温至180℃下保温2～3小时，再升温至220℃下进行酯化反应，至反应至酸值20，停止反应；酯化反应结束后再加110重量份的纯净水，调整至固含：40～44％，VIS：500～5000mpa.s(25℃)，得到改性水性聚酯树脂分散体。

改性水性烤漆的制备

将得到的改性水性聚酯树脂分散体与与水性聚氨酯固化剂Bayhydur 304(聚酯树脂/水性聚氨酯固化剂重量比为5/1)混合均匀，静置脱泡，在烘烤后发生交联固化得到水性烤漆。

制备例2：

改性水性聚酯树脂分散体的制备

将7重量份的2-甲基1，3-丙二醇、29重量份的新戊二醇、11重量份的三羟甲基丙烷、20重量份的己二酸、34重量份的间苯二甲酸、20重量份的聚四氢呋喃醚二醇、10重量份的偏苯三酸酐、26重量份的乙二醇单丁醚、10重量份的二甲基乙醇胺混合，在140℃下保温0.5小时，然后升温至160℃下保温1小时，继续升温至190℃下保温2～3小时，再升温至230℃下进行酯化反应，至反应至酸值在30，停止反应；酯化反应结束后再加130重量份的纯净水，调整至固含：40～44％，VIS：500～5000mPa.s(25℃)，得到改性水性聚酯树脂分散体。

改性水性烤漆的制备

将得到的改性水性聚酯树脂分散体与水性聚氨酯固化剂Bayhydur 304(聚酯树脂/水性聚氨酯固化剂重量比为5/1)混合均匀，静置脱泡，在烘烤后发生交联固化得到水性烤漆。

制备例3

改性水性聚酯树脂分散体的制备

将5重量份的2-甲基1，3-丙二醇、26重量份的新戊二醇、10重量份的三羟甲基丙烷、18重量份的己二酸、30重量份的间苯二甲酸、15重量份的聚四氢呋喃醚二醇、8重量份的偏苯三酸酐、22重量份的乙二醇单丁醚、8重量份的二甲基乙醇胺混合，在140℃下保温0.5小时，然后升温至160℃下保温1小时，继续升温至190℃下保温2～3小时，再升温至225℃进行酯化反应，至反应至酸值25，停止反应；酯化反应结束后再加120重量份的纯净水，调整至固含：40～44％，VIS：500～5000mPa.s(25℃)，得到改性水性聚酯树脂分散体。

改性水性烤漆的制备

将得到的改性水性聚酯树脂分散体与水性聚氨酯固化剂Bayhydur 304(聚酯树脂/水性聚氨酯固化剂重量比为5/1)混合均匀，静置脱泡，在烘烤后发生交联固化得到水性烤漆。

制备例4

改性水性聚酯树脂分散体的制备

将4重量份的2-甲基1，3-丙二醇、26重量份的新戊二醇、10重量份的三羟甲基丙烷、18重量份的己二酸、33重量份的间苯二甲酸、10重量份的聚四氢呋喃醚二醇、8重量份的偏苯三酸酐、23重量份的乙二醇单丁醚、8重量份的二甲基乙醇胺混合，在140℃下保温0.5小时，然后升温至150～160℃下保温1小时，继续升温至185℃下保温2～3小时，再升温至225℃下进行酯化反应，至反应至酸值在20，停止反应；酯化反应结束后再加110～130重量份的纯净水，调整至固含：40～44％，VIS：500～5000mPa.s(25℃)，得到改性水性聚酯树脂分散体。

改性水性烤漆的制备

将得到的改性水性聚酯树脂分散体与水性聚氨酯固化剂Bayhydur 304(聚酯树脂/水性聚氨酯固化剂重量比为5/1)混合均匀，静置脱泡，在烘烤后发生交联固化得到水性烤漆。

制备例5

改性水性聚酯树脂分散体的制备

将1重量份的二氧化硅与5重量份的乙二胺四乙酸二钠溶液(0.2M)混合，搅拌24h，得到混合物，混合物与4重量份的2-甲基1，3-丙二醇、26重量份的新戊二醇、10重量份的三羟甲基丙烷、18重量份的己二酸、33重量份的间苯二甲酸、10重量份的聚四氢呋喃醚二醇、8重量份的偏苯三酸酐、23重量份的乙二醇单丁醚、8重量份的二甲基乙醇胺混合，在140℃下保温0.5小时，然后升温至150～160℃下保温1小时，继续升温至185℃下保温2～3小时，再升温至225℃下进行酯化反应，至反应至酸值28，停止反应；酯化反应结束后再加110～130重量份的纯净水，调整至固含：40～44％，VIS：500～5000mPa.s(25℃)，得到改性水性聚酯树脂分散体。

改性水性烤漆的制备

将得到的改性水性聚酯树脂分散体与水性聚氨酯固化剂Bayhydur 304(聚酯树脂/水性聚氨酯固化剂重量比为5/1)混合均匀，静置脱泡，在烘烤后发生交联固化得到水性烤漆。

对比例1

一般的水性聚酯树脂分散体制备：

将4重量份的2-甲基1，3-丙二醇、29重量份的新戊二醇、7重量份的三羟甲基丙烷、16重量份的己二酸、28重量份的间苯二甲酸、6重量份的偏苯三酸酐、16重量份的乙二醇单丁醚、6重量份的二甲基乙醇胺混合，在140℃下保温0.5小时，然后升温至150℃下保温1小时，继续升温至180℃下保温2～3小时，再升温至220℃下进行酯化反应，至反应至酸值20，停止反应；酯化反应结束后再加110重量份的纯净水，调整至固含：40～44％VIS：500～5000mPa.s(25℃)，得到改性水性聚酯树脂分散体。

改性水性烤漆的制备

将一般的水性聚酯树脂分散体与水性聚氨酯固化剂Bayhydur 304(聚酯树脂/水性聚氨酯固化剂重量比为5/1)混合均匀，静置脱泡，在烘烤后发生交联固化得到烤漆。

实施例二：性能实验

将对比例1制备的一般的水性聚酯树脂分散体和实施例1制备的本方法改性的水性聚酯分散体用去离子水调整固含至29～31％，然后放入50℃恒温的烘箱中，同时进行热储存试验，每隔一星期观察一次树脂的状态。

当储存时间为3星期时，一般的水性聚酯树脂分散体已经出现分层现象，而本方法改性的水性聚酯分散体热储存8星期后，外观状态仍然为正常。说明，本发明制得的水性聚酯树脂分散体的耐水性优良，储存稳定。

以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种烤漆用改性水性聚酯树脂分散体，其特征在于，按重量分数计，包括如下组分：

2.根据权利要求1所述的一种烤漆用改性水性聚酯树脂分散体，其特征在于，还包括110～130重量份的水。

3.根据权利要求1所述的一种烤漆用改性水性聚酯树脂分散体，其特征在于，所述聚四氢呋喃醚二醇的分子量为250～1500。

4.根据权利要求1所述的一种烤漆用改性水性聚酯树脂分散体，其特征在于，所述烤漆用改性水性聚酯树脂分散体中，还包括二氧化硅1-3重量份和乙二胺四乙酸二钠溶液5-9重量份。

5.根据权利要求1-4任意一项所述改性水性聚酯树脂分散体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将配方比的2-甲基1，3-丙二醇、新戊二醇、己二酸、间苯二甲酸、偏苯三酸酐、三羟甲基丙烷以及乙二醇单丁醚、二甲基乙醇胺、聚四氢呋喃醚二醇投入反应器中，在140℃下保温0.5小时，然后升温至150～160℃下保温1小时，之后继续升温至180～190℃下保温2～3小时，再升温至220～230℃下进行反应，至反应至酸值在20～30之间，停止反应；

(2)反应结束后降温至100℃以下后加入110～130重量份的纯净水，调整至合适的固含和粘度，即可制得水性改性聚酯树脂分散体。

6.根据权利要求5所述的一种烤漆用改性水性聚酯树脂分散体的制备方法，其特征在于，所述烤漆用改性水性聚酯树脂分散体的制备方法中，将1-3重量份二氧化硅与5-9重量份乙二胺四乙酸二钠溶液混合，搅拌6-24h，混合物与步骤(1)中的2-甲基1，3-丙二醇、新戊二醇、己二酸、间苯二甲酸、偏苯三酸酐、三羟甲基丙烷以及乙二醇单丁醚、二甲基乙醇胺、聚四氢呋喃醚二醇一并投入反应器中反应。

7.根据权利要求5所述的一种烤漆用改性水性聚酯树脂分散体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)加入纯净水后，调整至固含在40～44％范围，粘度在25℃时500～5000mPa.s。

8.一种水性烤漆的制备方法，其特征在于，用根据权利要求1-4任意一项所述改性水性聚酯树脂分散体与水性聚氨酯固化剂混合，高温烘烤后制得水性烤漆。