CN115215993B - 一种无溶剂型改性环氧酯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无溶剂型改性环氧酯及其制备方法，属于涂料技术领域。无溶剂型改性环氧酯的制备方法是在无氧的条件下，将环氧树脂、多元醇和溶剂混合，然后逐渐升温进行反应，保温后，降温至，加入植物油酸、催化剂，搅拌均匀，然后升温进行酯化反应，反应至酸值达到5‑8mgKOH/g为止。开启真空，真空度约为0.05MPa～0.08MPa，在25‑35分钟内逐渐把反应釜内的溶剂脱除完毕，直至无溶剂回流出，树脂酸值达到3‑6mgKOH/g，降温过滤，即得无溶剂型改性环氧酯。本发明可以有效地提高环氧树脂的羟基官能度，增加了酯化反应接枝率，降低了环氧树脂的成本。同时，反应后期脱除反应过程中的回流用溶剂，得到无溶剂改性环氧酯，有效降低了树脂体系的VOC含量。

Description

一种无溶剂型改性环氧酯及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种无溶剂型改性环氧酯及其制备方法。
背景技术
环氧树脂分子结构中含有的环氧端基、醚键、羟基以及苯环结构等特征基团，从而使环氧树脂具有优良的工艺性能、力学性能和物理性能。制备的环氧树脂涂料具备优良的附着力、良好的耐化学腐蚀性能以及产品的多样性和施工的广泛适应性。环氧树脂涂料广泛适用于金属、木材、混凝土等基材的表面，具有很强的防腐性能和黏结性能。
近年来，随着环氧树脂的价格大涨，产品的利润逐年降低，对涂料生产企业的发展、生存有着不小的考验。因此，用低成本的、来源广泛的植物油脂肪酸等对环氧树脂进行改性，降低其成本，从可持续发展战略要求及经济成本考虑都是不错的选择。
环氧酯是环氧树脂与物油脂肪酸反应酯化而成，它可以是单组分，也可以是双组份。贮存稳定性好，制成的涂膜可烘干(烘干温度低，约120℃)或常温自干。环氧酯价格低廉，与其它树脂混溶性较好，与氨基树脂、酚醛树脂可拼用。环氧酯漆是目前我国环氧树脂涂料中生产量较大的一种，用于各种金属底漆和设备防腐蚀漆等。
现在，人们在追求涂料高性能的同时，对于节约资源、保护生态环境越来越重视，传统溶剂型树脂、涂料的污染问题已经引起了整个社会的高度重视，以环保型的绿色涂料产品代替传统型的污染严重的溶剂型树脂、涂料成为整个社会的共识。研究无溶剂型的树脂、涂料已经成为涂料工业发展的一大趋势，具有广阔的前景。目前市场上，改性环氧酯大多为溶剂型，无溶剂型改性环氧酯开发不足。因此，无溶剂型改性环氧酯兼具价格低、环保优势的双重优点，具有广阔的市场前景和应用范畴。
发明内容
本发明的目的则是依据上述背景技术，开发无溶剂型改性环氧酯，使其兼具价格低、环保优势的双重优点。实现环氧树脂涂料在应用过程中，具有低成本、环保、污染小的特点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种无溶剂型改性环氧酯的制备方法，该方法是在无氧的条件下，将环氧树脂、多元醇和溶剂混合，然后逐渐升温至150～170℃进行反应，保温5～6h后，降温至120℃，加入植物油酸和催化剂，搅拌均匀，然后升温到180-200℃进行酯化反应，反应至酸值达到5-8mgKOH/g为止；开启真空，真空度约为0.05MPa～0.08MPa，在25-35分钟内逐渐把反应釜内的溶剂脱除完毕，直至无溶剂回流出，树脂酸值达到3-6mgKOH/g，降温过滤，即得无溶剂型改性环氧酯。
上述制备方法中：所述的环氧树脂、多元醇、植物油酸和催化剂的重量份数依次为15～35份、1.8～6份、15～60份和0.01～0.2份。
进一步的：所述的环氧树脂、多元醇、植物油酸和催化剂的重量份数依次28～35份、4～5.8份、36～48份和0.1～0.2份。
上述制备方法中：所述的环氧树脂选自环氧树脂E-20、环氧树脂E-44中的一种或几种；
进一步的：所述的环氧树脂是质量比为15～25：5～20的环氧树脂E-20和环氧树脂E-44环氧树脂。
上述制备方法中：所述的多元醇为三羟甲基丙烷。
上述制备方法中：：所述的溶剂为二甲苯。
上述制备方法中：所述的植物油酸选自桐油酸、亚麻油酸中的一种或几种；
作为优选：所述的植物油酸是质量比为的9～15：25～35桐油酸和亚麻油酸。
上述制备方法中：：所述的催化剂选自氧化锌、二月桂酸二丁基锡中的一种或几种。
一种无溶剂型改性环氧酯，该改性环氧酯采用上述方法制得。
本发明的有益效果：
本发明在树脂的反应过程中，先通过环氧树脂与多元醇进行醚化反应，在环氧树脂分子链上接枝三官能团多元醇，提高环氧树脂的伯羟基当量，利于后期的酯化接枝反应。
醚化后的环氧树脂在催化剂的作用下，分子链中的羟基、环氧基等官能团继续与植物油酸进行回流脱水、发生酯化缩聚反应，回流脱水反应至中后期，进行抽真空减压，真空度约为0.05MPa～0.08MPa，在25-35分钟内逐渐把反应釜内的溶剂脱除完毕，直至无溶剂回流出，树脂酸值达到3-6mgKOH/g，即得无溶剂型改性环氧酯。所得的改性环氧酯挥发份含量＜0.5％。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
表1本发明实施例1～3及对比例1～3的无溶剂型改性环氧酯配方用量
本发明中无溶剂型改性环氧酯树脂实施例1-3以及对比例1-3的制备方法如下:
第一步：在无氧的条件下，将环氧树脂、多元醇和溶剂混合，然后逐渐升温至150℃进行反应，保温反应5h后，降温至120℃。
第二步：加入植物油酸、催化剂，搅拌均匀，升温到180℃进行酯化反应，反应至酸值达到8mgKOH/g为止。
第三步：开启真空，真空度约为0.05MPa，在25分钟内逐渐把反应釜内的溶剂脱除完毕，直至无溶剂回流出，树脂酸值达到5mgKOH/g。
第四步：降温过滤，即得无溶剂型改性环氧酯。
制得的无溶剂型改性环氧酯树脂，具体参数见表2。
表2本发明实施例1～3及对比例1～3的无溶剂型改性环氧酯树脂指标
由表2可见，技术方案实施例1～3是可行的。对比例1粘度较高，树脂的流动性差，而对比例2～3树脂的外观不透明、微浑，酸值偏高。

Claims (7)

1.一种无溶剂型改性环氧酯的制备方法，其特性在于：该方法是在无氧的条件下，将环氧树脂、多元醇和溶剂混合，然后逐渐升温至150~170℃进行反应，保温5~6h后，降温至120℃，加入植物油酸和催化剂，搅拌均匀，然后升温到180-200℃进行酯化反应，反应至酸值达到5-8 mgKOH/g为止；开启真空，真空度为0.05MPa~0.08MPa，在25-35分钟内逐渐把反应釜内的溶剂脱除完毕，直至无溶剂回流出，树脂酸值达到3-6 mgKOH/g，降温过滤，即得无溶剂型改性环氧酯；
其中，所述的环氧树脂、多元醇、植物油酸和催化剂的重量份数依次28~35份、4~5.8份、36~48份和0.1~0.2份；所述的多元醇为三羟甲基丙烷；所述的催化剂选自氧化锌、二月桂酸二丁基锡中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的无溶剂型改性环氧酯的制备方法，其特性在于：所述的环氧树脂选自环氧树脂E-20、环氧树脂E-44中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的无溶剂型改性环氧酯的制备方法，其特性在于：所述的环氧树脂是质量比为15~25：5~20的环氧树脂E-20和环氧树脂E-44环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的无溶剂型改性环氧酯的制备方法，其特性在于：所述的溶剂为二甲苯。
5.根据权利要求1所述的无溶剂型改性环氧酯的制备方法，其特性在于：所述的植物油酸选自桐油酸、亚麻油酸中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的无溶剂型改性环氧酯的制备方法，其特性在于：所述的植物油酸是质量比为的9~15：25~35桐油酸和亚麻油酸。
7.一种无溶剂型改性环氧酯，其特征在于，该改性环氧酯采用权利要求1-6任一项所述方法制得。
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