[發(fā)明專利]一種磺酸型水性不飽和聚酯及其在涂料中的應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410150355.9
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103951818A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 何宇;許凱;陳榮;楊坤;陳鳴才;許正敏;方燕;康倫國;孫小光
• 申請（專利權）人: 中科院廣州化學有限公司;合眾（佛山）化工有限公司
• 主分類號: C08G63/688
• 分類號: C08G63/688;C09D167/06;C09D7/12
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 盛佩珍

技術領域

本發(fā)明屬于水性涂料領域，特別涉及一種磺酸型水性不飽和聚酯與合成方法及其在涂料中的應用。

背景技術

不飽和聚酯樹脂是近代化工行業(yè)發(fā)展的一個重要的熱固性樹脂品種，其突出的耐水性、耐候性以及高硬度、高豐滿度等優(yōu)點，是重要的涂料用樹脂之一。廣泛用于金屬器件和木制家具的涂覆以及道路標識的防腐和電子設備的絕緣等方面。但采用通用型不飽和聚酯樹脂制備涂料時存在韌性差、易燃燒、收縮率大，耐熱性能差，因有機溶劑揮發(fā)量大而污染環(huán)境等缺點，普通不飽和聚酯樹脂涂料已無法適應社會發(fā)展的需求。近幾十年來對于不飽和聚酯樹脂涂料的改性研究一直是人們關注的熱點，并合成出了許多性能更為優(yōu)良適用于不同領域的新型不飽和聚酯樹脂的涂料。

隨著社會經濟和科學技術的不斷發(fā)展，人們環(huán)保意識的日益增強，全球面臨的環(huán)境惡化問題如今倍受關注，環(huán)境保護已成為全球最熱門的話題之一，因此，研制低VOC排放的環(huán)保型不飽和聚酯樹脂涂料已成為不飽和聚酯樹脂涂料的重要組成部分，并且隨著研究的深入進行，不斷涌現(xiàn)出更為環(huán)保的新品種。

水性不飽和聚酯樹脂涂料是環(huán)保涂料的重要品種之一，與溶劑型涂料相比，它最大的優(yōu)點就是VOC含量較低無異味不燃燒且毒性低，其主要成分為水性不飽和聚酯樹脂。水性不飽和聚酯樹脂是在分子鏈中引入親水基團，親水基團的存在能夠充分賦予不飽和聚酯樹脂的水溶性。最常用的親水基團有羧基、羥基和胺基等，這些親水基團不但使不飽和聚酯樹脂具有親水性，而且使它具有許多寶貴的性能，如粘合性、分散性、成膜性、絮凝性、增稠性等。通過控制不飽和聚酯樹脂的中和度可提供不同的水溶性，可制成不同的分散體系，如水溶型、乳膠型和水分散型等。由于水無毒、無味、不燃而且廉價，因此，將水引入涂料中，既可降低生產成本，又大大降低VOC的含量，所以水性涂料才得以迅猛發(fā)展。然而水性不飽和聚酯樹脂涂料也存在缺陷，如耐水性差、光澤度差、硬度低以及固含量低等，限制了其進一步發(fā)展。

在國內外對不飽和聚酯樹脂的研究中，僅僅體現(xiàn)在對溶劑型不飽和聚酯樹脂的研究上，水性化不飽和聚酯樹脂是用水作為溶劑。以水作為溶劑既安全又環(huán)保，水性涂料帶來的環(huán)境問題機會為零。但這種改性方法往往是比較困難的，主要體現(xiàn)在如何選擇合適的水性單體。而且還要求這種改性方法對不飽和聚酯樹脂的耐水性幾乎不會產生什么影響。因此，合成一種可以水性化、機械性能好，耐水性好的不飽和聚酯樹脂，一直是生產廠家所追求的，然而迄今這一塊仍然屬于國內外研究中的空白。因此，尋求一種工藝簡單，同時產品又具備硬度高、光澤度高、固含量高的水性不飽和聚酯樹脂的生產方法，具有十分重要的意義。

發(fā)明內容

為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種磺酸型水性不飽和聚酯。

本發(fā)明另一目的在于提供上述磺酸型水性不飽和聚酯的合成方法。

本發(fā)明再一目的在于提供一種磺酸型水性不飽和聚酯樹脂在涂料中的應用。

一種磺酸型水性不飽和聚酯，由以下方法合成：

步驟一：組成及其配比

按重量份數(shù)計，由35.52～42.35份二元醇、0～13.35份飽和二元酸、24.77～46.02份飽和酸酐、0～24.31份不飽和二元酸、0～25.37份不飽和酸酐、1.71～3.60份水性單體、0.010～0.049份阻聚劑和0.010～0.052份抗氧化劑聚合而成；

步驟二：不飽和聚酯預聚體的合成

將二元醇、飽和二元酸或飽和酸酐與不飽和二元酸或不飽和酸酐投入反應釜，升溫至108～132℃加入二甲苯、阻聚劑和抗氧化劑，待反應物完全溶解后開始攪拌，保溫1～2小時；繼續(xù)升溫至148～172℃，保溫2～3小時并同時保持回流；再繼續(xù)升溫至188～212℃，保溫6～8小時并同時利用分水器除水；

步驟三：制備磺酸型水性不飽和聚酯

先加入水性單體同時升高溫度至228～242℃，保溫至酸值達到配方設計的理論值，再抽真空脫除體系內的溶劑；降溫至38～62℃，加入中和劑至不飽和聚酯的pH為中性，即可得到磺酸型水性不飽和聚酯；

所述的水性單體為N,N-二(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸、琥珀酸二異辛酯磺酸鈉、間苯二甲酸-5-磺酸鈉、間苯二甲酸二甲酯-5-磺酸鈉和2-磺酸-1，4-丁二醇中的至少一種；

步驟四：制備磺酸型水性不飽和聚酯乳液

在38～62℃下加水稀釋，至磺酸型水性不飽和聚酯占整個體系的40%～60%，并于1800～3000轉/分鐘的的條件下高速攪拌10～20min即得磺酸型水性不飽和聚酯乳液。