CN111944132A - 一种底漆醇酸树脂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种底漆醇酸树脂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种底漆醇酸树脂及其制备方法，它是由质量百分比17‑20%的单酸、19‑21%的甘油、15‑17%对苯二甲酸、8‑10%苯酐、6‑8%苯甲酸、0.1‑0.15%的减色剂、2‑3%的回流二甲苯和27‑28%兑稀溶剂制成。发明通过大量实验筛选各种反应原料组和反应具体步骤，制备得到的醇酸树脂不但成本低，且具有干性快、打磨性好、抗木纹塌陷、低温不能出现裂纹、可施工时间长、透明度好、无气味等优点，相比现有技术取得了明显的进步。

Description

一种底漆醇酸树脂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种成本低，性能优的底漆醇酸树脂及其制备方法。
背景技术
底漆醇酸树脂主要用于木器聚酯底漆，底漆比面漆用量大，市场需求大。主要要求漆膜干性快、打磨性好、抗木纹塌陷、低温不能出现裂纹、有一定的施工时间、透明度、气味等，由于市场需求量大，对成本控制要求高。
现在市场上的主流底漆醇酸树脂，主体使用23-25％的油酸、10-12％的季戊四醇、26-28％的苯酐、2-3％的苯甲酸、5-7％的二元醇、0.1％的减色剂酯化合成，再用有机溶剂兑稀到70固含。此树脂在以上要求的干性、打磨性、施工时间、透明度、气味等性能较好，但成本高，因为油酸比单酸高3000元/吨，季戊四醇比甘油高3000/吨，苯酐比精对苯二甲酸高1000元/吨，而且在极端的低温下有出现细微裂纹，在一些木纹较松的天然木材上会有细微塌陷。
因此，很有必要在现有技术的基础之上，开发出一种低成本，高性能的木器底漆树脂具有重要的意义。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种成本低，性能高的木器底漆树脂，本发明另外一个目的是提供其制备方法。
技术方案，为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：
一种底漆醇酸树脂，它是由质量百分比17-20％的单酸、19-21％的甘油、15-17％对苯二甲酸、8-10％苯酐、6-8％苯甲酸、0.1-0.15％的减色剂、2-3％的回流二甲苯、27-28％兑稀溶剂制成。
作为优选方案，以上所述的一种底漆醇酸树脂，所述单酸是生产二聚酸过程中产生的异构酸、没反应的一烯脂肪酸和反应过程中产生的小分子的混合物，碘值在50-80之间。
作为优选方案，以上所述的一种底漆醇酸树脂，所述减色剂为次磷酸和亚磷酸三苯酯中至少一种。
作为优选方案，以上所述的一种底漆醇酸树脂，所述兑稀溶剂为甲苯、二甲苯、三甲苯、醋酸乙酯、碳酸二甲酯、醋酸丁酯、醋酸仲丁酯和PMA中的一种或任意几种混合物。
本发明所述的底漆醇酸树脂的制备方法，其包括以下步骤：
1)将质量百分比17-20％的单酸、19-21％的甘油、15-17％精对苯二甲酸、8-10％苯酐、0.1-0.15％的减色剂投入反应釜中，开搅拌，使物料混合均匀；
2)通入氮气或二氧化碳保护气，除去氧气，开始升温，升温至180℃，在180℃保温3小时，继续升温至240℃时，在240℃-250℃之间保温熔融酯化；
3)等树脂由混变清时，继续保温一小时，取样测酸值，酸值在18-25(固)之间为合格；
4)酸值合格后，降温至175℃左右，将质量百分比6-8％苯甲酸和2-3％的回流二甲苯投入反应釜中，升温至180℃，在180℃-190℃之间回流酯化，直至达到酸值在35-40(固)，粘度：100-130秒*格式管(甲苯兑60固含，25℃)；这期间粘度和酸值都是逐步下降的。
5)继续升温至190℃，在190℃-210℃之间回流酯化，直至达到酸值小于20(固)，粘度：170-200秒*格式管(甲苯兑60固含，25℃)；这期间粘度是逐步上升的，酸值是逐步下降的。
6)降温至160～170℃，加入质量百分比27-28％的兑稀溶剂。
7)过滤包装后得到底漆醇酸树脂。
特别要说明的是：
1、本发明在配方中加入单酸替代油酸来降低生产成本，但单酸的气味比油酸大，本发明根据筛选，采用17-20％的单酸来替代23-25％的油酸。
2、本发明通过用甘油来替代季戊四醇和二元醇搭配体系，发现干性降低，打磨性变差，但通过增加苯甲酸的用量和做大分子量可以抵消和弥补这一缺陷。
3、本发明用精对苯二甲酸来替代部分苯酐，除了降低成本，还有两个好处，用精对苯来酯化反应，分子量会比用苯酐做的分子量大，有利于提高干性和打磨性，提高抗塌陷性；还有精对苯二甲酸的两个羧基处于对位，做出的树脂韧性更好，有利于抗低温开裂。
4、但是实验发现精对苯二甲酸虽好，但活性差，难反应，本发明通过实验筛选，采用以下几个方案，第一通过两部法，在第一步羟基大大过量来增加对苯二甲酸的反应活性；第二，通过和苯酐的搭配，没有全用对苯二甲酸；第三，第一步用熔融法，没有选择回流法，回流法会使苯酐先反应，最终第一步树脂很难变清，用熔融法缩小了苯酐和对苯二甲酸的反应活性差距，树脂容易变清，取得了很好的技术效果。
本发明苯甲酸的用量较大，实验发现，如果一步投料，对苯二甲酸反应温度比较高，至少240℃，苯甲酸容易升华，堵冷凝器，所以本发明选择二步法的原因之一。
5、正常的醇酸树脂反应过程，都是酸值逐步降低，粘度逐步上涨。而本发明在二步加入苯甲酸和回流二甲苯后，先粘度和酸值都是逐步下降的，后期才是粘度是逐步上升的，酸值是逐步下降的(这种特点反应更加平稳，容易控制反应进程，容易实现工业化，相比现有技术酸度一直降低和粘度一直上涨具有更好的优点)，这是因为，开始苯甲酸慢慢接到树脂上时，增加了树脂在甲苯中的溶解性，所以表现粘度先下降，后期粘度增大是正常树脂分子量增大的表征。
有益效果：发明通过大量实验筛选各种反应原料组和反应具体步骤，制备得到的醇酸树脂不但成本低，且具有干性快、打磨性好、抗木纹塌陷、低温不能出现裂纹、施工时间长、透明度好、气味低等优点。相比现有技术取得了明显的进步。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
以下实施例中的单酸是生产二聚酸过程中产生的异构酸，碘值在50-80之间。
以下实施例各原料组成如表1所示：
表1各实施例原料组成
Figure BDA0002593718190000031
1、本发明所述的底漆醇酸树脂的制备方法，其包括以下步骤：
1)将上述实施例1至实施例4的质量百分比取单酸、甘油、精对苯二甲酸、苯酐、减色剂投入反应釜中，开搅拌，使物料混合均匀；
2)通入氮气保护气，除去氧气，开始升温至180℃，在180℃保温3小时，继续升温至240℃时，在240℃-250℃之间保温熔融酯化；
3)等树脂由混变清时，继续保温一小时，取样测酸值，酸值在18-25(固)之间为合格；
4)酸值合格后，降温至175℃左右，将上述实施例1至实施例4相应质量百分比的苯甲酸和回流二甲苯投入反应釜中，升温至180℃，在180℃-190℃之间回流酯化，直至达到酸值在35-40(固)，粘度：100-130秒*格式管(甲苯兑60固含，25℃)；这期间粘度和酸值都是逐步下降的。
5)继续升温至190℃，在190℃-210℃之间回流酯化，直至达到酸值小于20(固)，粘度：170-200秒*格式管(甲苯兑60固含，25℃)；这期间粘度是逐步上升的，酸值是逐步下降的。
6)降温至160～170℃，加入实施例1至实施例4质量百分比相应的兑稀溶剂。
7)过滤包装后得到实施例1～实施例4的底漆醇酸树脂。
2、对比实施例1
本发明所述的底漆醇酸树脂的制备方法，其包括以下步骤：
1)将上述实施例1的质量百分比取单酸、甘油、精对苯二甲酸、苯酐、苯甲酸、减色剂投入反应釜中，开搅拌，使物料混合均匀；
2)通入氮气保护气，除去氧气，开始升温至240℃，在240℃保温4小时，然后在240℃-250℃之间保温熔融酯化；
3)等树脂由混变清为合格；
4)酸值合格后，降温至175℃左右，将上述实施例1质量百分比的回流二甲苯投入反应釜中，升温至190℃，在190℃-210℃之间回流酯化，直至达到酸值小于20(固)，粘度：170-200秒*格式管(甲苯兑60固含，25℃)。
6)降温至160～170℃，加入实施例1质量百分比相应的兑稀溶剂。
7)过滤包装后得到对比实施例1的底漆醇酸树脂，得率只有实施例1的84％。说明选择二步反应的重要性。
对比实施例2
将23.3％的油酸、11.3％的季戊四醇、26.4％的苯酐、3％的苯甲酸、6％的二元醇，0.1％的减色剂投入反应釜中，开搅拌，使物料混合均匀，通入氮气保护气，除去氧气，开始升温至180℃，保温3小时，继续升温至190℃，在190℃-210℃之间回流酯化，直至达到酸值小于12(固)，粘度：60-80秒*格式管(二甲苯兑60固含，25℃)；用二甲苯兑稀至70固含制备得到醇酸树脂。
应用性能检测：
取以上实施例1～4的底漆醇酸树脂和对比实施例2制备得到的醇酸树脂进行各项性能检测，检测结果如下表2。
表2性能检测结果
Figure BDA0002593718190000051
以上对比实验结果表明，本发明通过大量实验筛选，采用单酸和甘油低成本易得原料，通过科学搭配精对苯二甲酸、苯酐苯甲酸等组份，采用二步法制备得到的底漆醇酸树脂，不但成本低，干性和打磨性及其抗塌陷性好，而且树脂韧性更好，有利于抗低温开裂，并且透明度也符合要求，实现了综合性能的优异效果，取得了很好的技术进步。

Claims (6)

1.一种底漆醇酸树脂，其特征在于：它是由质量百分比17-20％的单酸、19-21％的甘油、15-17％对苯二甲酸、8-10％苯酐、6-8％苯甲酸、0.1-0.15％的减色剂、2-3％的回流二甲苯、27-28％兑稀溶剂制成。
2.根据权利要求1所述的一种底漆醇酸树脂，其特征在于，所述单酸是生产二聚酸过程中产生的异构酸、没反应的一烯脂肪酸和反应过程中产生的小分子的混合物，碘值在50-80之间。
3.根据权利要求1所述的一种底漆醇酸树脂，其特征在于，所述减色剂为次磷酸和亚磷酸三苯酯中至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种底漆醇酸树脂，其特征在于，所述兑稀溶剂为甲苯、二甲苯、三甲苯、醋酸乙酯、碳酸二甲酯、醋酸丁酯、醋酸仲丁酯和PMA中的一种或任意几种混合物。
5.权利要求1所述的底漆醇酸树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将质量百分比17-20％的单酸、19-21％的甘油、15-17％精对苯二甲酸、8-10％苯酐、0.1-0.15％的减色剂投入反应釜中，开搅拌，使物料混合均匀；
2)通入氮气或二氧化碳保护气，除去氧气，开始升温，升温至180℃，在180℃保温3小时，继续升温至240℃时，在240℃-250℃之间保温熔融酯化；
3)等树脂由混变清时，继续保温一小时，取样测酸值，酸值在18-25(固)之间为合格；
4)酸值合格后，降温至175℃左右，将质量百分比6-8％苯甲酸和2-3％的回流二甲苯投入反应釜中，升温至180℃，在180℃-190℃之间回流酯化，直至达到酸值在35-40(固)，粘度：100-130秒*格式管；
5)继续升温至190℃，在190℃-210℃之间回流酯化，直至达到酸值小于20(固)，粘度：170-200秒*格式管；
6)降温至160～170℃，加入质量百分比27-28％的兑稀溶剂；
7)过滤包装后得到底漆醇酸树脂。
6.权利要求1至4任一项所述的底漆醇酸树脂在制备木器漆中的应用。
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