CN113817308A - 一种多羟基水分散体及其制备方法 - Google Patents

一种多羟基水分散体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水分散体技术领域，尤其涉及一种多羟基水分散体及其制备方法。绝大多数多羟基水分散体制备过程中均需要添加较多的挥发性有机溶剂作为反应体系的溶剂，易对环境造成污染。基于上述问题，本发明提供一种多羟基水分散体，其采用带有环氧基团的化合物A与羟基化合物B反应，生成没有挥发性的低粘度聚合物作为反应体系的溶剂，有效减少了挥发性有机溶剂的添加，具有较好的应用前景。

Description

一种多羟基水分散体及其制备方法
技术领域
本发明涉及水分散体技术领域，尤其涉及一种多羟基水分散体及其制备方法。
背景技术
随着人们环保意识的加强，国家环保法规的日益严格，涂料以及相关领域中对于减少VOC使用的呼声越来越高。因此，多羟基水分散体在涂料市场中占有越来越重要的地位。
目前，在国内外市场中绝大多数多羟基水分散体制备过程中均需要添加较多的VOC(比如乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚等)作为溶剂以溶解各种有机原料，多羟基水分散体在使用过程中也需要添加较多的有机溶剂使其达到面漆所需要的流平性和成膜性。因此，开发一款无有机溶剂的多羟基水分散体具有很好的商业前景。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是：绝大多数多羟基水分散体制备过程中均需要添加较多的挥发性有机溶剂作为反应体系的溶剂，易对环境造成污染。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种多羟基水分散体，以重量份数计，包括以下成分：
Figure BDA0003235400680000011
具体地，所述环氧化合物A为双酚型环氧树脂或环氧当量为100-600的聚亚烷基二醇二缩水甘油基醚中的一种或两种以上的混合物。
具体地，所述双酚型环氧树脂为2,2-双(4-羟基苯基)丙烷或双(4-羟基苯基)甲烷。
具体地，所述环氧当量为100-600的聚亚烷基二醇二缩水甘油基醚为聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、聚丁二醇二缩水甘油醚。
具体地，所述羟基化合物B为含有2-12个碳和至少两个羟基的直链醇或支链醇中的一种或两种以上的混合物。
具体地，所述含有2-12个碳和至少两个羟基的直链醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁二醇。
具体地，所述含有2-12个碳和至少两个羟基的支链醇为三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇。
具体地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、单丁基氧化锡、二月硅酸二辛基锡、浓磷酸、浓硫酸中的一种或几种。
具体地，所述不饱和单体Ⅰ，以重量份数计，包括以下成分：
乙烯基单体 15-25份
羟基单体 3-6份。
具体地，所述引发剂为过氧化二叔戊基、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化醋酸叔丁酯、过氧化醋酸叔戊酯、过氧化2-乙基己基酸叔丁酯、过氧化2-乙基己基酸叔戊酯、过氧化异丙苯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种。
具体地，所述不饱和单体Ⅱ，以重量份数计，包括以下成分：
含羧基的烯类单体 1-3份
乙烯基单体 15-25份
羟基单体 3-6份。
具体地，所述中和剂为三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、三乙胺、N-二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、N,N-二甲基异丙醇胺中的一种或几种。
具体地，所述的一种多羟基水分散体，按照以下步骤制备：
(1)将配方量的环氧化合物A、羟基化合物B加入到反应釜中升温溶解，并通入氮气保护，搅拌升温至130-180℃，保温1-6h，测试反应体系中环氧值，当环氧值小于0.1时，将反应体系的温度调节至135-160℃，之后开始分别滴加配方量的不饱和单体Ⅰ和0.1-0.8份引发剂，3-5h内滴加完，之后，保温30min，开始分别滴加配方量的不饱和单体Ⅱ和0.1-0.8份引发剂，1-3h内滴加完，滴加完成后保温2h，之后，继续滴加剩余配方量的引发剂，滴加完成后，将反应体系的温度降至80-100℃，然后缓慢加入配方量的中和剂，并在15min内加完，加完后搅拌30min，加入1/2配方量的去离子水，之后，将反应体系的温度降至50-80℃，加入剩余配方量的去离子水，加完后继续搅拌分散30min，即得到不含有机溶剂的多羟基水分散体。
本发明的有益效果是：
(1)本发明利用带有环氧基团的化合物A与羟基化合物B反应，生成的是没有挥发性的低粘度聚合物，其可取代挥发性有机溶剂作为反应体系的溶剂；
(2)带有环氧基团的化合物A与羟基化合物B反应，环氧基团的化合物A中不仅含有环氧基团还含有较多羟基基团，这些极性基团的存在对提高漆膜的耐腐蚀性十分有利；另外，带有环氧基团的化合物A与羟基化合物B反应的产物分子结构中含有醚键，醚键的存在对改善漆膜与基材之间的附着力具有良好的促进作用；
(3)带有环氧基团的化合物A与羟基化合物B反应，使得羟基化合物B稍微过量，过量的羟基可以参与到异氰酸酯或氨基树脂固化交联反应，可以提高漆膜交联密度，进一步提高漆膜的防腐蚀性能。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明以下实施例所采用的环氧化合物A为双酚型环氧树脂或环氧当量为100-600的聚亚烷基二醇二缩水甘油基醚中的一种或两种以上的混合物。
本发明以下实施例所采用的双酚型环氧树脂为2,2-双(4-羟基苯基)丙烷或双(4-羟基苯基)甲烷。
本发明以下实施例所采用的环氧当量为100-600的聚亚烷基二醇二缩水甘油基醚为聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇二缩水甘油醚、聚丁二醇二缩水甘油醚。
本发明以下实施例所采用的羟基化合物B为含有2-12个碳和至少两个羟基的直链醇或支链醇中的一种或两种以上的混合物。
本发明以下实施例所采用的含有2-12个碳和至少两个羟基的直链醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁二醇。
本发明以下实施例所采用的含有2-12个碳和至少两个羟基的支链醇为三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇。
本发明以下实施例所采用的催化剂为二月桂酸二丁基锡、单丁基氧化锡、二月硅酸二辛基锡、浓磷酸、浓硫酸中的一种或几种。
本发明以下实施例所采用的不饱和单体Ⅰ，以重量份数计，包括以下成分：
乙烯基单体 15-25份
羟基单体 3-6份。
本发明以下实施例所采用的引发剂为过氧化二叔戊基、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化醋酸叔丁酯、过氧化醋酸叔戊酯、过氧化2-乙基己基酸叔丁酯、过氧化2-乙基己基酸叔戊酯、过氧化异丙苯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种。
本发明以下实施例所采用的不饱和单体Ⅱ，以重量份数计，包括以下成分：
含羧基的烯类单体 1-3份
乙烯基单体 15-25份
羟基单体 3-6份。
本发明以下实施例所采用的中和剂为三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、三乙胺、N-二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、N,N-二甲基异丙醇胺中的一种或几种。
本发明以下实施例所中的多羟基水分散体，均按照以下步骤制备：
(1)将配方量的环氧化合物A、羟基化合物B加入到反应釜中升温溶解，并通入氮气保护，搅拌升温至130-180℃，保温1-6h，测试反应体系中环氧值，当环氧值小于0.1时，将反应体系的温度调节至135-160℃，之后开始分别滴加配方量的不饱和单体Ⅰ和0.1-0.8份引发剂，3-5h内滴加完，之后，保温30min，开始分别滴加配方量的不饱和单体Ⅱ和0.1-0.8份引发剂，1-3h内滴加完，滴加完成后保温2h，之后，继续滴加剩余配方量的引发剂，滴加完成后，将反应体系的温度降至80-100℃，然后缓慢加入配方量的中和剂，并在15min内加完，加完后搅拌30min，加入1/2配方量的去离子水，之后，将反应体系的温度降至50-80℃，加入剩余配方量的去离子水，加完后继续搅拌分散30min，即得到不含有机溶剂的多羟基水分散体。
实施例1
多羟基水分散体，以重量份数计，包括以下成分：
Figure BDA0003235400680000051
实施例2
多羟基水分散体，以重量份数计，包括以下成分：
Figure BDA0003235400680000052
Figure BDA0003235400680000061
实施例3
多羟基水分散体，以重量份数计，包括以下成分：
Figure BDA0003235400680000062
实施例4
多羟基水分散体，以重量份数计，包括以下成分：
Figure BDA0003235400680000063
Figure BDA0003235400680000071
实施例5
多羟基水分散体，以重量份数计，包括以下成分：
Figure BDA0003235400680000072
对比例1同实施例1，不同之处在于，对比例1中环氧化合物A的重量份数为2份，羟基化合物B的重量份数为3份。
对比例2同实施例1，不同之处在于，对比例2中不饱和单体Ⅰ的重量份数为7份，不饱和单体Ⅱ的重量份数为20份。
对比例3同实施例1，不同之处在于，对比例3中不饱和单体Ⅰ不含有羟基单体。
性能评价
对实施例1-5以及对比例1-3所获多羟基水分散体进行相关性能测试，具体测试结果见表1，其中储存稳定性是将多羟基水分散体置于50℃的烘箱中恒温搁置30d，观察分散体的物理状态是否有变化(分层、浑浊等)。
表1
Figure BDA0003235400680000073
Figure BDA0003235400680000081
应用：
将实施例1-5以及对比例1-3所获多羟基水分散体，以重量份数计，按照以下配方制备成面漆：
Figure BDA0003235400680000082
将实施例1-5以及对比例1-3所获面漆涂覆在喷砂钢板表面，待其固化形成漆膜，然后对漆膜的相关性能进行测试，具体测试结果见表2：
附着力按照GB/T 1720-1979(1989)漆膜附着力测定法进行测试；
硬度按照GB/T 6739-1996进行铅笔硬度测试；
盐雾性能按照中性盐雾方法进行测试；
表2
测试项 附着力(级) 硬度 中性盐雾
实施例1 0级 3H 300h不起泡，不生锈
实施例2 0级 3H 300h不起泡，不生锈
实施例3 0级 2H 300h不起泡，不生锈
实施例4 0级 H 300h不起泡，不生锈
实施例5 0级 2H 300h不起泡，不生锈
对比例1 0级 H 180h起泡
对比例2 1级 HB 96h起泡
对比例3 0级 3H 48h起泡
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (13)

1.一种多羟基水分散体，其特征在于，以重量份数计，包括以下成分：
Figure FDA0003235400670000011
2.根据权利要求1所述的一种多羟基水分散体，其特征在于，所述环氧化合物A为双酚型环氧树脂或环氧当量为100-600的聚亚烷基二醇二缩水甘油基醚中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种多羟基水分散体，其特征在于，所述双酚型环氧树脂为2,2-双(4-羟基苯基)丙烷或双(4-羟基苯基)甲烷。
4.根据权利要求2所述的一种多羟基水分散体，其特征在于，所述环氧当量为100-600的聚亚烷基二醇二缩水甘油基醚为聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、聚丁二醇二缩水甘油醚。
5.根据权利要求1所述的一种多羟基水分散体，其特征在于，所述羟基化合物B为含有2-12个碳和至少两个羟基的直链醇或支链醇中的一种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求5所述的一种多羟基水分散体，其特征在于，所述含有2-12个碳和至少两个羟基的直链醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁二醇。
7.根据权利要求5所述的一种多羟基水分散体，其特征在于，所述含有2-12个碳和至少两个羟基的支链醇为三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇。
8.根据权利要求1所述的一种多羟基水分散体，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、单丁基氧化锡、二月硅酸二辛基锡、浓磷酸、浓硫酸中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种多羟基水分散体，其特征在于，所述不饱和单体Ⅰ，以重量份数计，包括以下成分：
乙烯基单体 15-25份
羟基单体 3-6份。
10.根据权利要求1所述的一种多羟基水分散体，其特征在于，所述引发剂为过氧化二叔戊基、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化醋酸叔丁酯、过氧化醋酸叔戊酯、过氧化2-乙基己基酸叔丁酯、过氧化2-乙基己基酸叔戊酯、过氧化异丙苯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种。
11.根据权利要求1所述的一种多羟基水分散体，其特征在于，所述不饱和单体Ⅱ，以重量份数计，包括以下成分：
含羧基的烯类单体 1-3份
乙烯基单体 15-25份
羟基单体 3-6份。
12.根据权利要求1所述的一种多羟基水分散体，其特征在于，所述中和剂为三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、三乙胺、N-二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、N,N-二甲基异丙醇胺中的一种或几种。
13.根据权利要求1-12任一项所述的一种多羟基水分散体，其特征在于，按照以下步骤制备：
(1)将配方量的环氧化合物A、羟基化合物B加入到反应釜中升温溶解，并通入氮气保护，搅拌升温至130-180℃，保温1-6h，测试反应体系中环氧值，当环氧值小于0.1时，将反应体系的温度调节至135-160℃，之后开始分别滴加配方量的不饱和单体Ⅰ和0.1-0.8份引发剂，3-5h内滴加完，之后，保温30min，开始分别滴加配方量的不饱和单体Ⅱ和0.1-0.8份引发剂，1-3h内滴加完，滴加完成后保温2h，之后，继续滴加剩余配方量的引发剂，滴加完成后，将反应体系的温度降至80-100℃，然后缓慢加入配方量的中和剂，并在15min内加完，加完后搅拌30min，加入1/2配方量的去离子水，之后，将反应体系的温度降至50-80℃，加入剩余配方量的去离子水，加完后继续搅拌分散30min，即得到不含有机溶剂的多羟基水分散体。
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