一種用pet廢料和豆油酸制備的水分散體涂料的制作方法
【專利摘要】一種用PET廢料和豆油酸制備的水分散體涂料，其由PET廢料和豆油酸制備的水分散體30-60重量％、水性色漿5-30重量％、胺中和劑0-10重量％、助溶劑0-20重量％、蒸餾水30-60重量％和其它助劑5-20重量％混合后用中速攪拌機(jī)攪拌組成。該涂料主要用于木器的表面涂裝，在延長水性醇酸涂料的儲存穩(wěn)定性的同時(shí)，涂層還具有快干、硬度高，優(yōu)異的裝飾效果，最終由本涂料代替溶劑型醇酸樹脂涂料，減少溶劑對大氣環(huán)境的污染。
【專利說明】一種用PET廢料和豆油酸制備的水分散體涂料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用PET廢料和豆油酸為主，丙烯酸酯類改性的具有核殼結(jié)構(gòu)醇酸 類水分散體涂料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 醇酸樹脂是涂料合成樹脂中發(fā)展最早、用量最大、用途最廣的品種之一。當(dāng)前木器 的表面應(yīng)用比較廣的是溶劑型醇酸樹脂涂料；溶劑型醇酸樹脂涂料由醇酸樹脂為基體樹脂 和顏填料、催干劑、溶劑等組成。然而，溶劑型醇酸樹脂涂料由于涂料中含有大量的有機(jī)溶 劑，使用時(shí)還要加入有機(jī)溶劑稀釋；這些溶劑在施工時(shí)揮發(fā)到大氣中，對施工人員的身體健 康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因此，對于丙烯酸改性醇酸水分散體涂料的研宄正越來越 受到人們的重視。
[0003] 關(guān)于醇酸水分散體涂料的文獻(xiàn)非常多，通常采用的做法是先制備一種含有一定 親水基團(tuán)的水溶性醇酸樹脂，并將該水溶性醇酸樹脂溶解在水中，形成醇酸樹脂的水乳 液，然后在該乳液中滴加丙烯酸單體，通過乳液聚合的方式，制備水性丙烯酸改性醇酸乳 液。CN103709885A公開了一種水性環(huán)境友好型改性醇酸木器透明底漆，其是由改性醇酸 乳液、水、分散劑、消泡劑、增稠劑、鈦白粉、防沉劑、潤濕劑、蠟乳液和PH調(diào)節(jié)劑制成。其 中改性醇酸乳液的制備步驟為：首先由精制豆油、季戊四醇、苯二甲酸酐制得醇酸樹脂溶 液，然后將醇酸樹脂乳液與（甲基）丙烯酸類單體進(jìn)行反應(yīng)得到醇酸-丙烯酸雜化乳液。 CN103554379A公開了一種水性丙烯酸改性醇酸樹脂，按質(zhì)量百分比計(jì)，基礎(chǔ)醇酸樹脂由下 述原料制備而成：不飽和脂肪酸30?35%、苯甲酸4?6%、三羥甲基丙烷10?12%、季 戊四醇2?4%、順丁烯二酸酐1?2%、間苯二甲酸8?10%、乙二醇單丁醚17?20%和 丁醇17?20%，在所述基礎(chǔ)醇酸樹脂46?52%中，添加苯乙烯8?11 %、甲基丙烯酸甲 酯7?11 %、丙烯酸丁酯8?11 %、丙烯酸7?10%、硅烷偶聯(lián)劑1?1. 5%、過氧化苯甲 酰0.7?I. 1 %、叔丁基過氧化氫0.09?0. 11%、乙二醇單丁醚1.5?1.9%、混合中和劑 8?12%，制備得到水性丙烯酸改性醇酸樹脂。
[0004] 上述專利中都是采用小分子醇和酸制得醇酸樹脂，目前還沒有用聚酯PET廢料和 豆油酸為主要原料，含丙烯酸酯類等原料制取的具有核殼結(jié)構(gòu)的醇酸類水分散體涂料的報(bào) 道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種用PET廢料和豆油酸制備的水分散體涂料及其制備 方法，該涂料由PET廢料和豆油酸制備的水分散體、水性色衆(zhòng)、胺中和劑、助溶劑、蒸餾水和 其它助劑混合后用中速攪拌機(jī)攪拌組成，其使用影響環(huán)境的聚酯PET廢料，與綠色植物油 的廢料-豆油酸等化合物，通過獨(dú)特的化學(xué)改性，制得核-殼結(jié)構(gòu)丙烯酸醇酸水分散體涂 料，提高醇酸水分體涂料的儲存穩(wěn)定性、干性和硬度，使我國的醇酸水分散體涂料技術(shù)水平 提高到一個(gè)新的高度，并有利于減輕、甚至避免廢棄PET廢料對環(huán)境造成的污染，變廢為 寶，實(shí)現(xiàn)該類涂
[0006] 料的國產(chǎn)化，填補(bǔ)國內(nèi)涂料行業(yè)在該領(lǐng)域的空白，利用再生資源在涂料行業(yè)走出 一條可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。
[0007] 本發(fā)明中的涂料主要用于木器的表面涂裝，在延長水性醇酸涂料的儲存穩(wěn)定性的 同時(shí)，涂層還具有快干、硬度高，優(yōu)異的裝飾效果。最終由本涂料代替溶劑型醇酸樹脂涂料， 減少溶劑對大氣環(huán)境的污染。
[0008] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用PET廢料和豆油酸制備的水分散體涂料，其由 PET廢料和豆油酸制備的水分散體、水性色漿、胺中和劑、助溶劑、蒸餾水和其它助劑混合后 用中速攪拌機(jī)攪拌組成；PET廢料和豆油酸制備的水分散體含量為30-60% (重量、下同）， 水性色漿5-30%、胺中和劑0-10%、助溶劑0-20%、蒸餾水30-60%和其它助劑5-20% ;所 述PET廢料和豆油酸制備的水分散體的制備方法為：將聚酯PET廢料或廢聚酯PET瓶（已 切成約1平方厘米小片）15-20%，混合多元醇5-10% (包含乙二醇；三羥甲基丙烷；甘油； 新戊二醇之中的一種和幾種。）醋酸鋅0.01-0. 02%投入裝有溫度計(jì)、攪拌器、回流冷凝器 和惰性氣體入口的四口反應(yīng)瓶中，升溫180°C至物料大部分融化，開動攪拌，在200-250°C 進(jìn)行3-4小時(shí)降解反應(yīng)，待軟化點(diǎn)降至35-45°C溫度時(shí)，減壓蒸餾出游離醇。再加豆油酸 10-15%和酸酐1-2% (包含苯酐；順丁烯二酸酐；偏酐之中的一種和幾種），任選加入叔碳 酸縮水甘油酯〇. 5-0. 8%。然后在170°C進(jìn)行酯化反應(yīng)，至酸價(jià)在15-20 mg KOH/g時(shí)，降溫 至IKTC滴加不飽和烴類單體4-5% (包含丙烯酸；丙烯酸丁酯；甲基丙烯酸甲酯；苯乙烯 中的一種和幾種）和過氧化苯甲酰〇. 1-0. 2%的混合液。2h滴完并在IKTC保溫進(jìn)行2h反 應(yīng)，減壓蒸餾出殘留單體。降溫至60°C加丙二醇甲醚4-6%、三乙胺1-1. 5%中和并調(diào)整pH 值至：7-8,加入蒸餾水53-55 %兌稀、高速分散10分鐘（轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/分）過濾出料，成 為PET廢料和豆油酸制備的水分散體。（控制指標(biāo)：pH值：7-8 ;固含量：40±1% )。
[0009] 所述混合多元醇為乙二醇、三羥甲基丙烷、甘油、新戊二醇之中兩種以上的組合； 優(yōu)選地，所述混合多元醇為乙二醇、三羥甲基丙烷、甘油以重量比為（1-2) :(3-4) :(5-6)的 組合；或者為乙二醇、新戊二醇和甘油以重量比為I :(1-2) :(1-2)的組合；或者為乙二醇、 新戊二醇、三羥甲基丙烷和甘油以重量比為（1-2) :(1-2) :2 :1的組合。
[0010] 所述酸酐為苯酐、順丁烯二酸酐和偏苯三酸酐之中的一種和幾種；優(yōu)選地，所述酸 酐為苯酐和偏苯三酸酐以重量比為（1-1.5) :(1-2)的組合；或者為順丁烯二酸酐和偏苯三 酸酐以重量比為（1-2) :1的組合。
[0011] 所述不飽和烴類單體為丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一種和幾種，或 者為丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一種和幾種與苯乙烯的組合；優(yōu)選地，所述 不飽和烴類單體為丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯以重量比為（0.5-1) :1的組合；或者為丙烯酸 和苯乙烯以重量比為（1-2) :1的組合；或者為甲基丙烯酸、苯乙烯和丙烯酸丁酯以重量比 為（卜2) : (1_2) :1的組合。
[0012] 所述水性色漿為水性鈦白粉漿、水性大紅粉漿、水性炭黑漿中的一種或幾種；中和 劑為氨水、三乙胺、N，N-二甲基乙醇胺和氫氧化鉀中的一種或幾種；助溶劑為仲丁醇、丙二 醇甲醚和乙二醇丁醚中的一種或幾種；其它助劑為催干劑、防結(jié)皮劑、防閃銹劑、消泡劑和 流平劑中的幾種或全部；蒸餾水為無離子水。其中，催干劑為VXW 4940N、防結(jié)皮劑為甲乙 酮肟、防閃銹劑為CH-07A、消泡劑為BYK-021、流平劑為BYK-333。
[0013] 測試涂料性能及涂膜性能：粘度、干燥時(shí)間、柔韌性、沖擊強(qiáng)度、鉛筆硬度、附著力、 耐水性、儲存穩(wěn)定性等。
[0014] PET廢料和豆油酸制備的水分散體涂料的技術(shù)指標(biāo)要求：
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用PET廢料和豆油酸為原料制備的核殼水分散體，其通過以下步驟制備得 到：將已切成1平方厘米小片的聚酯PET廢料或廢聚酯PET瓶15-20重量％，混合多元醇 5-10重量％，醋酸鋅0. 01-0. 02重量％投入裝有溫度計(jì)、攪拌器、回流冷凝器和惰性氣體入 口的四口反應(yīng)瓶中，升溫180°C至物料大部分融化，開動攪拌，在200-250°C進(jìn)行3-4小時(shí)降 解反應(yīng)，待軟化點(diǎn)降至35-45°C溫度時(shí)，減壓蒸餾出游離醇，再加豆油酸10-15重量％、酸酐 1-2重量％，任選加入叔碳酸縮水甘油酯0. 5-0. 8重量％，然后在170°C進(jìn)行酯化反應(yīng)，至 酸價(jià)在15-20 mg K OH/g時(shí)，降溫至110°C滴加不飽和烴類單體4-5重量％和過氧化苯甲酰 0. 1-0. 2重量％的混合液，2h滴完并在110°C保溫進(jìn)行2h反應(yīng)，減壓蒸餾出殘留單體，降溫 至60°C加丙二醇甲醚4-6重量％、三乙胺1-1. 5重量％，中和并調(diào)整pH值至：7-8,加入蒸 餾水53-55重量％兌稀、在轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/分下分散10分鐘過濾出料，成為PET廢料和豆油 酸制備的核殼水分散體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼水分散體，其中所述混合多元醇為乙二醇、三羥甲基丙 烷、甘油、新戊二醇之中兩種以上的組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼水分散體，其中所述酸酐為苯酐、順丁烯二酸酐和偏苯 三酸酐之中的一種和幾種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼水分散體，其中所述不飽和烴類單體為丙烯酸、丙烯酸 丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一種和幾種，或者為丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的 一種和幾種與苯乙烯的組合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的核殼水分散體的制備方法，其特征在于：將已切成1 平方厘米小片的聚酯PET廢料或廢聚酯PET瓶15-20重量％，混合多元醇5-10重量％，醋酸 鋅0. 01-0. 02重量％投入裝有溫度計(jì)、攪拌器、回流冷凝器和惰性氣體入口的四口反應(yīng)瓶 中，升溫180°C至物料大部分融化，開動攪拌，在200-250°C進(jìn)行3-4小時(shí)降解反應(yīng)，待軟化 點(diǎn)降至35-45°C溫度時(shí)，減壓蒸餾出游離醇，再加豆油酸10-15重量％、酸酐1-2重量％，任 選加入叔碳酸縮水甘油酯0. 5-0. 8重量％，然后在170°C進(jìn)行酯化反應(yīng)，至酸價(jià)在15-20 mg K OH/g時(shí)，降溫至110°C滴加不飽和烴類單體4-5重量％和過氧化苯甲酰0. 1-0. 2重量％ 的混合液，2h滴完并在110°C保溫進(jìn)行2h反應(yīng)，減壓蒸餾出殘留單體，降溫至60°C加丙二醇 甲醚4-6重量％、三乙胺1-1. 5重量％，中和并調(diào)整pH值至：7-8,加入蒸餾水53-55重量％ 兌稀、在轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/分下分散10分鐘過濾出料，成為PET廢料和豆油酸制備的核殼水分 散體。
6. -種利用PET廢料和豆油酸為原料制備的核殼水分散體涂料，其是由權(quán)利要求1中 的核殼水分散體、水性色漿、胺中和劑、助溶劑、蒸餾水和其它助劑混合后用中速攪拌機(jī)攪 拌組成；其中，核殼水分散體含量為30-60重量％，水性色漿含量為5-30重量％、胺中和劑 含量為〇-1〇重量％、助溶劑含量為0-20重量％、蒸餾水含量為30-60重量％和其它助劑含 量為5-20重量％。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的核殼水分散體涂料，其中所述水性色漿為水性鈦白粉漿、水 性大紅粉漿、水性炭黑漿中的一種或幾種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的核殼水分散體涂料，其中所述中和劑為氨水、三乙胺、N，N-二 甲基乙醇胺和氫氧化鉀中的一種或幾種；所述助溶劑為仲丁醇、丙二醇甲醚和乙二醇丁醚 中的一種或幾種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的核殼水分散體涂料，其中所述其它助劑為催干劑VXW4940N、 防結(jié)皮劑甲乙酮肟、防閃銹劑CH-07A、消泡劑BYK-021和流平劑中的幾種或全部，其中流平 劑為 BYK-333 或 BYK-346。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6-9之一所述的核殼水分散體涂料的制備方法，其特征在于：將 30-60重量％核殼水分散體、5-30重量％水性色漿、0-10重量％胺中和劑、0-20重量％助溶 劑、30-60重量％蒸餾水和5-20重量％其它助劑混合后用中速攪拌機(jī)攪拌得到核殼水分散 體涂料。
【文檔編號】C08F220/06GK104479080SQ201410848639
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】吳津成, 陳玉斌, 魏超, 張劍飛 申請人:中昊北方涂料工業(yè)研究設(shè)計(jì)院有限公司