一種有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液及其涂料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及溶劑型涂料。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們環(huán)境保護(hù)及能源節(jié)約意識(shí)的增強(qiáng)，環(huán)境友好型水性涂料的應(yīng)用已是大勢 所趨。相比于傳統(tǒng)的溶劑型涂料，水性涂料大大減少了易揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs)的排 放，具有安全環(huán)保、成本低、施工靈活多變等優(yōu)點(diǎn)。水性醇酸樹脂涂料是以可再生的植物油 或脂肪酸為主要原料，以水為溶劑，原料易得，價(jià)格便宜，漆膜綜合性能優(yōu)異，被廣泛應(yīng)用于 各個(gè)領(lǐng)域。但是，水性醇酸樹脂涂料本身也存在一些缺陷，如漆膜干燥緩慢、硬度低、耐水性 及戶外耐候性不佳等。因此，水性醇酸樹脂涂料的合成及改性研究具有重要的實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種大大減少排放易揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs)的有機(jī)硅 環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液及其涂料。
[0004] 本發(fā)明提供一種有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液，成分以質(zhì)量份數(shù)計(jì) 為：桐油、蓖麻油或亞麻油45~65份，鄰苯二甲酸酐、偏苯三酸酐或偏苯三酸酐25~45份， 3~10份二甲苯，5~10份環(huán)氧酯，5~10份有機(jī)娃酯。
[0005] 本發(fā)明提供的有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液，制備方法如下：
[0006] i以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將45~65份桐油、蓖麻油或亞麻油、6~16份混合物，其中：甘 油35~50份、季戊四醇35~50份、三羥甲基丙烷10~25份，反應(yīng)釜內(nèi)加氮?dú)獗Ｗo(hù)后 加熱至115~125°C，加入1~2. 5份復(fù)合型醇解催化劑，其中：氫氧化鋰70~80份、過渡 金屬氧化物TM0 20~30份，繼續(xù)升溫至225~235°C，保持反應(yīng)至乙醇容忍度達(dá)到2. 0~ 5. 0ml/100ml后降溫至 175 ~185°C;
[0007] ii以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，在步驟i所得產(chǎn)物中加入25~45份鄰苯二甲酸酐、偏苯三酸酐 或順丁乙烯二酸酐，3~10份二甲苯為回流帶水劑在185~235°C下保溫反應(yīng)，直到酸值達(dá) 到 45 ~55mgK0H/g;
[0008] iii加有機(jī)硅酯、環(huán)氧酯改性：將步驟ii所得產(chǎn)物降溫至165~185°C，以質(zhì)量份 數(shù)計(jì)，加入5~10份環(huán)氧酯，加入5~10份有機(jī)娃酯繼續(xù)反應(yīng)，直到酸值低于6~10mg K0H/g;
[0009] iv加丙烯酸酯改性：將步驟iii所得產(chǎn)物降溫至115~125°C，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，滴 加5~25份丙烯酸甲酯，3~5份丙烯酸丁酯，1~2份復(fù)合型引發(fā)劑，其中：過氧化苯甲酰 50~70份、耐黃變光引劑30~50份混合，同時(shí)復(fù)合型引發(fā)劑的70~80 %的混合物要控 制在2. 5~3h滴加完畢；在110~115°C左右保溫反應(yīng)2~2. 5h后，采用膠頭滴管一次性 補(bǔ)加剩余20~30%的引發(fā)劑，繼續(xù)保溫直到總反應(yīng)時(shí)間超過4~12h;
[0010] v降溫至25~75°C，分兩次分散混合物，每次在反應(yīng)釜內(nèi)真空抽出50 %的混合物， 加入5~10份苯甲酸鈉助溶劑，加入1~2份環(huán)氧丙烷交聯(lián)劑，1~3份三乙胺中和劑，中 和0. 5~lh;加入40~45份蒸餾水溫度保持30°C以上高速乳化分散，經(jīng)過濾出料，得到固 體含量為35~50%的產(chǎn)品樹脂乳液。
[0011] 本發(fā)明提供的有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液，其制備方法中醇解催化 劑為氫氧化鋰。
[0012] 本發(fā)明提供的有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液，其引發(fā)劑為過氧化苯 甲酰50~65份與耐黃變光引劑35~50份混合。
[0013] 本發(fā)明還提供一種有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂涂料，其配方以質(zhì)量份數(shù) 計(jì)為：
[0014] 有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液40~50份，其成分以質(zhì)量份數(shù)計(jì)為：桐 油、蓖麻油或亞麻油45~65份，鄰苯二甲酸酐、偏苯三酸酐或偏苯三酸酐25~45份，3~ 10份二甲苯，5~10份環(huán)氧酯，5~10份有機(jī)娃酯；
[0015] 顏料3~4份；
[0016] 填料6~26份；
[0017] 去離子水10~20份；
[0018] 分散劑0? 05~0? 5份；
[0019] 消泡劑0.1~0.3份；
[0020] 催干劑0? 9~2. 5份。
[0021] 本發(fā)明提供一種有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂涂料，其配方中填料為：丁 醚4~10份，金紅石鈦白粉90210~25份，泰格潤濕劑2460. 1~0. 5份，納米碳酸f丐4~ 10份。
[0022] 本發(fā)明提供一種有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂涂料，其配方中分散劑優(yōu)選 為陰離子型鈉鹽水溶液。
[0023] 本發(fā)明提供一種有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂涂料，其配方中消泡劑優(yōu)選 為硅油消泡劑。
[0024] 本發(fā)明提供一種有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂涂料，其配方中催干劑為： 異辛酸鈷1~4份，異辛酸錯(cuò)5~12份，異辛酸稀土 5~10份，乙二醇1~5份，去離子水 60~70份，壬基酚聚氧乙烯醚硫酸銨鹽乳化劑3~8份。
[0025] 本發(fā)明提供的有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂及其涂料，其優(yōu)點(diǎn)在于：
[0026] 1、乳液是采用酯化法熔融聚合制得以微?；蛞旱蔚男问椒稚⒃谝运疄檫B續(xù)相的 分散介質(zhì)中而配得的穩(wěn)定分散體系。
[0027] 2、乳液在室溫環(huán)境下發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，引入有機(jī)硅中間體，與普通醇酸漆相比， 干燥性能提高到30分鐘以內(nèi)，耐候性能延長了一倍，耐熱性能可達(dá)180°C時(shí)不起皮脫落，耐 水解性提高了，同時(shí)也改善了保光性和光澤恢復(fù)性。
[0028] 3、乳液引入了環(huán)氧成份使漆膜適應(yīng)能力強(qiáng)，對鋼材、木材、石材、混凝土底材具有 極高的附著力達(dá)到2級，干燥后的涂膜耐腐蝕性和耐化學(xué)藥品性能及耐溫性優(yōu)異，涂膜收 縮率為0. 3 %，色澤光亮可達(dá)85度，硬度達(dá)到HB級、耐磨性從0. 18上升至0. 06G，表面電阻 率電氣絕10s~10 12緣性能優(yōu)良等。
[0029]4、涂料的催干劑中加入異辛酸稀土，其中的稀土可與聚合物中的多個(gè)氯配位，從 而減少了氯的離去，起到了穩(wěn)定作用，將這種性質(zhì)與有機(jī)酸稀土鹽的良好相容性結(jié)合，基于 這種性質(zhì)可將異辛酸稀土用于涂料分散劑、催干劑等，與多個(gè)有機(jī)物配位，起到團(tuán)聚作用， 使得水相與有機(jī)相分離度提高，促進(jìn)干燥。具有優(yōu)良的貯存穩(wěn)定性；且色澤淺，適于在白色、 淺色漆中使用，用作涂料催干劑時(shí)，能全部取代鉛、錳、鋅、鈣等催干劑，其用量只相當(dāng)于它 們總量的40%~80%，從而降低涂料成本。無鉛毒，適于制作環(huán)保漆。
[0030] 5、涂料中加入陰離子型鈉鹽溶液為分散劑（MHTOLATKFC388)是一種100%活 性的多元醇混合體，幾乎不起泡且易溶于許多水性系統(tǒng)中的濕潤分散劑，可溶于許多水系。 它改善了乳化涂料中的顏料分散性，非常適合用在難以分散的顏料中。ME:T(MT@FC388 防止因?yàn)橥苛祥L期儲(chǔ)放或因操作及溫度變化引起乳化劑的移動(dòng)，所產(chǎn)生的粒子絮凝、結(jié)塊， 在高溫或凍融時(shí)儲(chǔ)存穩(wěn)定性好。并且使用本產(chǎn)品所制的顏料漿所配成的水性涂料，其涂 膜光亮平整，表面性能好，優(yōu)異的潤濕性、保水性、分散性，用量少、效率高、在涂布成膜效果 好；不影響涂料在高光、半光涂料中可得到理想的光澤，可提高涂料、耐堿、耐擦洗性，低泡 性，減少涂料體系的消泡劑用量。
[0031] 6、涂料中添加粒徑在1~100nm之間的碳酸鈣，具有很好的懸浮性，不會(huì)造成底部 沉淀，提高了水性漆的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。鈣粉比表面積大，可使揮發(fā)速度變大，同時(shí)配合催干劑 所制備涂料產(chǎn)品表干時(shí)間20~30分鐘，本納米級碳酸鈣具有吸收和散射在外線的作用，保 護(hù)涂層老化，提高漆膜的致密防止空氣和水汽的滲透，增加了耐候性。
[0032] 7、涂料環(huán)保性能好，有揮發(fā)性有機(jī)化合物含量較低，不會(huì)造成空氣污染，滿足當(dāng)前 環(huán)境保護(hù)的要求。
[0033] 8、涂料以水作為分散介質(zhì)，價(jià)格低廉、無氣味、不燃，儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過程中的安 全性也大為提尚。
[0034] 9、涂料的施工操作性能好，施工工具可用水直接清洗，可在室溫和潮濕的環(huán)境中 成膜，有合理的干燥時(shí)間，并保證有較高的網(wǎng)鏈分量的聚合，交聯(lián)程度大。這是通常涂料所 無法比擬的。水性有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸醇酸樹脂涂料以其突出的性能優(yōu)勢，經(jīng)濟(jì)成本低，得到 了專家與客戶的認(rèn)可，前景十分開闊。
【具體實(shí)施方式】[0035] 實(shí)施例1
[0036] 有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂涂料，其配方以質(zhì)量份數(shù)計(jì)為：
[0037] 有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液45份，其成分以質(zhì)量份數(shù)計(jì)為：桐油50 份，鄰苯二甲酸酐35份，7份二甲苯，8份環(huán)氧酯，8份有機(jī)硅酯；
[0038] 顏料3份；
[0039] 填料16份；
[0040] 去離子水15份；
[0041] 分散劑0.25份；
[0042] 消泡劑0? 2份；
[0043] 催干劑1. 7份。
[0044] 配方中填料為：丁醚-5份，金紅石鈦白粉902-15份，泰格潤濕劑246-0. 2份，納米 碳酸鈣-5份。
[0045] 配方中分散劑為陰離子型鈉鹽水溶液。
[0046] 配方中消泡劑為硅油消泡劑。
[0047] 配方中催干劑為：異辛酸鈷4份，異辛酸鋯12份，異辛酸稀土 6份，乙二醇2份，去 離子水70份，壬基酚聚氧乙烯醚硫酸銨鹽乳化劑6份。
[0048] 有機(jī)硅環(huán)氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液，制備方法如下：
[0049] i以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將50份桐油、10份混合物，其中：甘油40%、季戊四醇40%、三羥 甲基丙烷20%，反應(yīng)釜內(nèi)加氮?dú)獗Ｗo(hù)后加熱至120°C，加入1. 5份復(fù)合型醇解催化劑，其中： 氫氧化鋰75%、過渡金屬氧化物TM0 25%，繼續(xù)升溫至230°C，保持反應(yīng)至乙醇容忍度達(dá)到 3. 0ml/100ml后降溫至 180°C;
[0050] ii以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，在步驟i所得產(chǎn)物中加入35份鄰苯二甲酸酐，6份二甲苯為回 流帶水劑在210°C下保溫反應(yīng)，直到酸值達(dá)到50mgKOH/g;
[0051] iii加有機(jī)硅酯、環(huán)氧酯改性：將步驟ii所得產(chǎn)物降溫至175°C，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，加 入8份環(huán)氧酯，加入8份有機(jī)硅酯繼續(xù)反應(yīng)，直到酸值為8mgKOH/g;
[0052] iv加丙烯酸酯改性：將步驟iii所得產(chǎn)物降溫至120°C，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，滴加15 份丙烯酸甲酯，4份丙烯酸丁酯，1.5份復(fù)合型引發(fā)劑，其中引發(fā)劑的75%的混合物控制在 2. 8h滴加完畢；在112°C左右保溫反應(yīng)2. 2h后，采用膠頭滴管一次性補(bǔ)加剩余25%的引發(fā) 劑，繼續(xù)保溫直到總反應(yīng)時(shí)間超過8h;
[0053]v降溫至50°C，分兩次分散混合物，每次在反應(yīng)釜內(nèi)真空抽出50 %的混合物，加入 8份苯甲酸鈉