[發明專利]一種環氧改性的水性醇酸樹脂和水性醇酸氨基烤漆及制備方法

有效

• 申請號: 201410250947.8
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104072742A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 夏正斌;楊濤
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08G63/676
• 分類號: C08G63/676;C09D167/08;C09D161/32;C09D161/20
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術領域

本發明所屬于精細化工中的涂料領域，涉及到環氧樹脂改性水性醇酸樹脂的制備，以及與氨基樹脂復配，涉及到一種環氧改性水性醇酸氨基烤漆及其制備方法。

背景技術

醇酸樹脂是指在聚酯中引入脂肪酸側鏈，即用脂肪酸改性的一種聚酯。水性醇酸樹脂因使用可再生的植物油或脂肪酸為主要原料，并以水為溶劑，VOC含量低，不僅順應了時代對環境保護的要求，而且降低了因使用有機溶劑對石油的消耗；其次，水性醇酸樹脂分子結構中碳氫含量高、分子極性低、可調整性強，在工業涂裝中得到廣泛應用，不僅可用作金屬、木材和塑料表面的底漆、面漆和單層涂料，還可用于船舶、儀表、辦公設備、金屬建筑材料等的耐腐蝕涂裝與保護。

但是，水性醇酸樹脂涂料本身存在著許多性能上的缺陷，如漆膜干燥緩慢，硬度低，耐腐蝕性，戶外耐候性不佳，而且因含大量酯鍵，耐水解性差等。環氧樹脂具有優良的耐堿性，耐化學品性，耐磨性，硬度高，附著力好，能在相對苛刻的腐蝕環境中對金屬起到防腐作用。因此，用環氧樹脂改性水性醇酸樹脂在維持醇酸樹脂原有優良性能的基礎上，可以把環氧樹脂的優良性能引入到醇酸樹脂中，在一定程度上可以提高醇酸樹脂的耐熱、耐水及耐腐蝕性，同時提高硬度以及在基材上的附著力，從而進一步擴大了醇酸樹脂的應用范圍。

西北永新化工股份有限公司任志慧等人發表了一篇關于《水性環氧改性醇酸樹脂及其涂料》的研究，其采用亞油酸或豆油酸、環氧樹脂、苯甲酸、季戊四醇、苯酐、三羥甲基丙烷為主要原料，二甲苯作回流溶劑，一起加入帶有攪拌漿、冷凝管、油水分離器、溫度計，并通有保護氣的四口圓底燒瓶中，升溫至180～200℃保溫酯化至酸值為30～60mg?KOH·g^-1，降溫，加一定量的助溶劑和三乙胺，最后加去離子水稀釋得到固含量為50％的水性環氧改性醇酸樹脂。這種工藝一定程度上提高了樹脂的干性，但硬度差的根本問題沒有得到解決，限制了環氧改性醇酸樹脂的應用。

湖南湘江涂料集團公司劉迎新、張合良等在2003年02期的《涂料工藝》中發表了關于《環氧改性醇酸樹脂底漆》一文，其是先將環氧樹脂和脂肪酸反應生成環氧酯，然后加入多元醇和多元酸反應，合成環氧改性醇酸樹脂。其原理是利用環氧酯分子上剩余的羥基改性聚酯樹脂，該方法合成的環氧改性醇酸樹脂，仍然存在著底漆附著力不夠，硬度差等問題。

發明內容

針對前人研究不足的基礎上，本發明提供了一種環氧改性水性醇酸氨基烤漆及其制備方法，解決了水性醇酸傳統的硬度低、附著力差、耐水性差、戶外耐候性不佳等問題。同時，本合成工藝簡單可行，成本低廉，可適用于工業化生產。

本發明的目的是通過以下技術方案實現：

一種環氧改性的水性醇酸樹脂的制備方法，包括以下步驟：

(a)環氧改性醇解產物合成：將植物油、雙酚A型縮水甘油醚類環氧樹脂和多元醇混合，升溫至120℃，加入LiOH催化劑，然后緩慢升溫到230～240℃保溫反應1h，得到醇解產物單甘油酯；

(b)酯化：將上述醇解產物降溫至140～160℃，加入多元酸，攪拌，二甲苯作回流溶劑，同時加入酯化催化劑，繼續加熱至220～230℃后保溫反應，直到酸值低于10mg?KOH·g^-1時，停止加熱，得到酯化產物；

(c)水性化：將酯化產物抽真空除去二甲苯,抽完通入N₂，降溫至150～170℃,加入偏苯三酸酐，升溫至160～170℃，保溫反應至酸值為40～60mg?KOH·g^-1時停止反應；

(d)中和分散：將產物降溫至100℃，加入助溶劑進行稀釋，待體系溫度降到60℃時，加入中和劑中和10～15min，然后加水高速分散20～30min，即得到環氧改性的水性醇酸樹脂。

所述植物油為亞麻油、豆油、桐油、蓖麻油中的一種；雙酚A型縮水甘油醚類環氧樹脂為E-12、E-20、E-44、E-51中的一種；多元醇為甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇中的一種；多元酸為苯甲酸、鄰苯二甲酸酐、間苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐、偏苯三酸酐中的一種；所述酯化催化劑為有機錫類催化劑。

原料中各組分的質量份如下：

所述步驟(d)中助溶劑為正丁醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚中的一種或多種，其用量占最終樹脂質量的5％～10％；中和劑為氨水、三乙胺、二甲基乙醇胺或三乙醇胺中的一種，其用量按中和度為75％～100％；去離子水的用量按最終樹脂固含的50％計算；所述高速分散的剪切速率為5000～7000r/min。