CN112759749B - 一种高韧水性醇酸树脂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料领域。一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，步骤一：将桐油酸酐加入反应釜，通氮气保护，恒温75℃‑85℃搅拌去除水分和小分子杂质；步骤二：边搅拌边加入二甘醇，升温至110℃‑130℃，待搅拌均匀再加入聚醚多元醇，升温至155℃‑165℃反应3‑5小时，再继续升温至175℃‑185℃，等测酸值小于50mgKOH/g后，得到水性醇酸树脂；步骤三：待体系降温至105℃以下，加入三乙胺、去离子水组成的水溶液，搅拌均匀后加入含羟基的表面活性剂，保温75℃‑85℃进行熟化；步骤四：室温静置后，加入氨基树脂，恒温35℃‑45℃搅拌后得到高韧水性醇酸树脂。本方法的涂料，耐水性好、韧性高。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及功能涂层材料的制备。
背景技术
雾化是指空气中的水蒸汽冷却至其露点时达到饱和状态，在表面凝结形成微小的液滴，这些液滴对光线边行折射和散射，造成玻璃的不透明现象。新型冠状病毒爆发以来，医护人员在病毒环境中需要做到完全防护，不能与外界环境接触，当外界环境温度低于面罩或防护镜内温度时，医护人员呼出的水汽很容易凝结在内表面，但又由于防护要求无法擦拭面罩及护目镜内壁的雾滴，这将造成视线受阻，影响正常工作。此时，就需要一种不影响透明度、防雾效果显著、与基底结合紧密、耐刮差性强、持久耐用、高韧性的防雾涂层。
目前防雾的方法主要分为两种：亲水性涂层和疏水性涂层。
若为疏水性涂层，则涂层表面接触角大，小液滴不能吸附在表面，而是聚集成水珠，当水珠达到一定尺寸时，在其自身重力作用下滑落。但微小的水珠会散布在表面无法聚集滑落，仍然会影响视线。
若为亲水性涂层，则会降低接触角，使凝结的小液滴不会形成微小的水珠，而是迅速在表面铺展开来，形成一层均匀的水膜，减少了光线的散射，保证了涂层和基材的透明度，从而达到防雾效果。但是亲水性好带来了耐水性不好的弊端，长时间使用涂层可能会因为吸水而发白，仍然会影响视线，严重情况下漆膜甚至会脱落。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，以解决上述技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，
步骤一：将桐油酸酐加入反应釜，通氮气保护，恒温75℃-85℃搅拌1h去除水分和小分子杂质；
步骤二：边搅拌边加入配方中的二甘醇，升温至110℃-130℃，待搅拌均匀再加入聚醚多元醇，升温至155℃-165℃反应3-5小时，再继续升温至175℃-185℃，等测酸值小于50mgKOH/g后，得到水性醇酸树脂；
步骤三：待体系降温至105℃以下，加入三乙胺、去离子水组成的水溶液，搅拌均匀后加入含羟基的表面活性剂，75℃-85℃保温2h进行熟化；
步骤四：室温静置24h后，加入氨基树脂，恒温35℃-45℃搅拌均匀后得到高韧水性醇酸树脂。
优选，桐油酸酐的分子量以其有效成分计算为1137g/mol，25℃时粘度范围为5000-6000mPa.s，酸值范围110-130mgKOH/g。
优选，聚醚多元醇的官能度为3，分子量为600g/mol，25℃时粘度范围为200-400mPa.s，羟值范围为270-290mgKOH/g。
优选，含羟基的表面活性剂为对羟基苯磺酸钠。
有益效果：首先，本专利在配方中选择了桐油酸酐，桐油酸酐相比水溶性醇酸树脂中常用的原材料苯酐、顺丁烯二酸酐而言，分子量高、分子链长，且本身结构中包含许多极性基团，有效的提高了醇酸类水溶性绝缘漆的柔韧性及粘接强度。其次，本专利在配方中还选择了聚醚多元醇，分子链较长，且分子结构中的醚键可发生内旋转，有利于提高主体树脂的柔韧性。而且，聚醚多元醇结构中的醚键亲水性好，可看作为非离子基团，此结构可提高水溶性。再次，本专利使用含羟基的表面活性剂，表面活性剂中的羟基可以和水性醇酸树脂的固化剂氨基树脂化学交联，在水性醇酸树脂和氨基树脂交联固化形成致密涂层时，含羟基的表面活性剂随着水分挥发和交联挤压作用会迁移到涂层表面，亲水端分布在涂层表面形成超亲水结构，与此同时也不会影响整体涂层的交联密度和耐水性，解决了亲水防雾涂层耐水性不好的难题。
附图说明
图1为高韧水性醇酸树脂合成的化学反应图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，参照图1，步骤一：将桐油酸酐加入反应釜，通氮气保护，恒温75℃-85℃搅拌1h去除水分和小分子杂质；步骤二：边搅拌边加入配方中的二甘醇，升温至110℃-130℃，待搅拌均匀再加入聚醚多元醇，升温至155℃-165℃反应3-5小时，再继续升温至175℃-185℃，等测酸值小于50mgKOH/g后，得到水性醇酸树脂半成品；步骤三：待体系降温至105℃以下，加入三乙胺、去离子水组成的水溶液，搅拌均匀后加入含羟基的表面活性剂，75℃-85℃保温2h进行熟化；步骤四：室温静置24h后，加入氨基树脂，恒温35℃-45℃搅拌后得到高韧水性醇酸树脂。
具体实施例：
上表中，桐油酸酐采用郑州翰硕化工原料有限公司生产的桐油酸酐308树脂，其分子量以其有效成分(85％)计算，约为1137g/mol，粘度(25℃)范围为5000-6000mPa.s，酸值范围110-130mgKOH/g。聚醚多元醇采用上海佳化Puranol G 306，分子量为600g/mol，粘度范围为200-400mPa.s(25℃)，羟值范围为270-290mgKOH/g。氨基树脂采用氰特327部分甲醚化氨基树脂，固含量75％。含羟基的表面活性剂为对羟基苯磺酸钠。表中的数值为质量百分比。
根据表中的参数，按照如下制备方法制备高韧水性醇酸树脂：步骤一，将桐油酸酐加入反应釜，通氮气保护，恒温80℃1h，搅拌去除水分和小分子杂质；步骤二，边搅拌边加入配方中的二甘醇，升温至120℃，待搅拌均匀再加入聚醚多元醇，升温至160℃反应4h，再继续升温至180℃反应2h，测酸值小于50mgKOH/g后，得到水性醇酸树脂；步骤三，待体系降温至100℃，加入三乙胺、去离子水组成的水溶液，搅拌均匀后加入配方中的对羟基苯磺酸钠，保温80℃进行熟化2h；步骤四，室温静置24h后，加入配方中的氨基树脂，40℃搅拌1h后得到一种使用在有机玻璃表面具备防雾功能的高韧水性醇酸树脂。
对比例1：亲水性防雾涂层材料，主要成分为聚乙烯醇5％水溶液。
对比例2：疏水性防雾涂层材料，主要成分为有机硅改性的聚氨酯丙烯酸树脂。
测试方法：
将实施例1、2、3、4制备的高韧水性醇酸树脂、对比例1的亲水性防雾涂层材料、对比例2的疏水性防雾涂层材料在120℃1h条件下，分别固化在护目镜上形成膜层，膜厚30um，然后进行下面的测试：
1、防雾能力测试：将护目镜放置于100℃热水浴上方，距离液面5cm处，一分钟后依然透明，表面无雾滴产生，证明该涂层可以通过防雾测试。
2、附着力测试：按照ISO-2409划格法测试涂层的附着力性能。
3、耐刮性测试：涂层负载100g砝码在2000目的纱布上以1.5cm/s的速度滑动15cm，涂层表面完好，通过耐刮性测试。
4、将涂覆涂层的有机玻璃板在水中浸泡60min，涂层无发白现象，在100℃的烘箱中干燥15min后仍能通过1中的防雾测试。
5、硬度测试：按照铅笔硬度测试标准进行。
测试结果：
结论：
实施例1-4中，随着对羟基苯磺酸钠的加入量提高，亲水性增强，实施例4说明，当该组分量提高到配方中15时，虽然具备防雾能力，由于降低了涂层的交联密度，导致耐水性和附着力下降，当满足防雾能力要求的前提下，实施例1-4中的添加量5-12均可，但为了达到涂层最佳的力学性能和耐水性，我们优选实施例1中的配比。
亲水的对比例1存在耐水性测试中发白的问题，疏水的对比例2存在小水珠散布涂层表面防雾性不佳的问题，相比而言，实施例1-4均解决了上述问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，
步骤一：将桐油酸酐加入反应釜，通氮气保护，恒温75℃-85℃搅拌去除水分和小分子杂质；
步骤二：边搅拌边加入二甘醇，升温至110℃-130℃，待搅拌均匀再加入聚醚多元醇，升温至155℃-165℃反应3-5小时，再继续升温至175℃-185℃，等测酸值小于50 mgKOH/g后，得到水性醇酸树脂；
步骤三：待体系降温至105℃以下，加入三乙胺、去离子水组成的水溶液，搅拌均匀后加入含羟基的表面活性剂，保温75℃-85℃进行熟化；
步骤四：室温静置后，加入氨基树脂，恒温35℃-45℃搅拌后得到高韧水性醇酸树脂；
桐油酸酐、二甘醇、聚醚多元醇、含羟基的表面活性剂、氨基树脂、去离子水、三乙胺的质量百分比为80：17：30：5-15：15：200：2。
2.根据权利要求1的一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，桐油酸酐的分子量以其有效成分计算为1137g/mol，25℃时粘度范围为5000-6000mPa.s，酸值范围110-130mgKOH/g。
3.根据权利要求1的一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，聚醚多元醇的官能度为3，分子量为600g/mol，25℃时粘度范围为200-400mPa.s，羟值范围为270-290mgKOH/g。
4.根据权利要求1的一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，含羟基的表面活性剂为对羟基苯磺酸钠。
5.根据权利要求1的一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，步骤一，将桐油酸酐加入反应釜，通氮气保护，恒温80℃1h，搅拌去除水分和小分子杂质；步骤二，边搅拌边加入二甘醇，升温至120℃，待搅拌均匀再加入聚醚多元醇，升温至160℃反应4h，再继续升温至180℃反应2h，测酸值小于50后，得到水性醇酸树脂；步骤三，待体系降温至100℃，加入三乙胺、去离子水组成的水溶液，搅拌均匀后加入对羟基苯磺酸钠，保温80℃进行熟化2h；步骤四，室温静置24h后，加入氨基树脂，40℃搅拌1h后得到一种使用在有机玻璃表面具备防雾功能的高韧水性醇酸树脂。
6.根据权利要求5的一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，桐油酸酐、二甘醇、聚醚多元醇、含羟基的表面活性剂、氨基树脂、去离子水、三乙胺的质量百分比为80：17：30：12：15：200：2。
7.根据权利要求5的一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，桐油酸酐、二甘醇、聚醚多元醇、含羟基的表面活性剂、氨基树脂、去离子水、三乙胺的质量百分比为80：17：30：15：15：200：2。
8.根据权利要求1-7中任意一项的一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，步骤一中的氮气充入反应釜内的桐油酸酐内。
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