專利名稱：用于縮短干燥時間的天然油樹脂組合物及其制造方法和具有該相同樹脂組合物的天然油 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于縮短油漆干燥時間的天然、油性樹脂組合物，其制造方法，和一種以其作為主要成分的天然油漆。本發(fā)明特別涉及一種在選定的混合比率及條件下的產(chǎn)自聚合天然植物油的油性樹脂組合物，及其制造方法。而且，本發(fā)明涉及產(chǎn)自混合上述天然、油性樹脂作為主要成分并結合傳統(tǒng)添加劑的天然油漆，其具有明顯縮短了的干燥時間，以及改進了的漆膜穩(wěn)定性和可使用性。
背景技術：
迄今，通常使用的油漆包括具有優(yōu)良干燥特性的化學油漆，和具有較差干燥特性的天然油漆。
然而，現(xiàn)在通常使用的化學油漆中，干燥劑含有大量用于確保干燥特性的重金屬和有害于人的身體健康的揮發(fā)性有機化合物(VOC)包括苯，甲苯和二甲苯。因此，化學油漆的優(yōu)勢在于它的快速干燥。
然而，化學油漆含有大量有害的重金屬和揮發(fā)性有機化合物，以致保留了有毒物質(zhì)，包括鉛和鉻。而且，在化學油漆的干燥過程中，除有毒物質(zhì)外，揮發(fā)性的有機化合物，如芳香烴、鹵化烴和含硫烴，不斷地向外散發(fā)，從而引起嚴重的環(huán)境問題。
此外，假設化學油漆直接影響人的身體，以致引起呼吸疾病、過敏性病、全身癱疾、癌癥等等在油漆工或無遮蔽接觸油漆的人中的疾病。同樣，在那些搬進一棟新用化學油漆粉刷的房子的人中，經(jīng)常發(fā)生一些現(xiàn)象，包括過敏性病，濕疹，腹瀉，咳嗽和頭痛，這些現(xiàn)象被廣泛地稱作病態(tài)房屋綜合癥。
實際上，根據(jù)朝鮮共和國環(huán)境部1996年4月做出的研究顯示，揮發(fā)性有機化合物(VOC)是臭氧產(chǎn)生和光化學煙霧的主要起因，而且是對人類身體致命的有毒物質(zhì)，包括癌癥的發(fā)生。同時，報告稱化學油漆的使用占揮發(fā)性有機化合物產(chǎn)生因素的37％，是最大的部分。
同時，依照一項美國主持的研究，報告稱超過80％已經(jīng)被重金屬或化學物質(zhì)毒害的人是在房屋或房間內(nèi)被毒害的。考慮到這點，由化學油漆引起的房間污染是一個嚴重的問題。由于這個原因，在美國和一些發(fā)達的歐洲國家，使用超過限度的含有揮發(fā)性有機化合物的油漆已經(jīng)被依照法律禁止很長一段時間了。因此，用天然油漆代替化學油漆的研究正被積極地引導。
另一方面，為了生產(chǎn)天然油漆，醇酸樹脂合成被廣泛地一般化，其中醇酸樹脂是由多元酸，例如鄰苯二甲酸，與多羥基醇，例如丙三醇的酯化作用形成的，并且用油來改性。發(fā)展該方法是為了要解決環(huán)境崩潰和對人類身體有害的重金屬問題，本質(zhì)上是針對化學油漆。
然而，盡管之前使用該方法生產(chǎn)的天然油漆是成功的，它對于環(huán)境是友好的，并且無害于人類身體，但是它們在涉及干燥時間這一油漆最重要的物理特性方面具有嚴重弊端。即，它們具有的開始-可觸摸時間為10個小時而硬化時間為24-48個小時。除此之外，它們有較差的可使用性和漆膜的成型問題。
因此，雖然時下最廣泛使用的化學油漆在干燥時間方面是有優(yōu)勢的，但它們也具有對人類身體有害和對環(huán)境不友好的缺點。另一方面，雖然天然油漆具有對于環(huán)境是友好的和無害于人類身體的優(yōu)勢，但它們由于較長的干燥時間、較差的可使用性和較差的漆膜成型問題仍未解決而不能被廣泛地應用。
本發(fā)明人在試圖解決這一實際問題中已經(jīng)作了很多研究，并因此開發(fā)出一種同已有的德國產(chǎn)天然油漆相比具有優(yōu)良物理特性的獨特的天然油漆。這種改進了的天然油漆已被公開于韓國專利申請?zhí)?998-40664和1998-40665中。這些專利申請中公開的天然油漆在其縮短干燥時間方面有了顯著的改進。然而，這些天然油漆在可使用性和漆膜穩(wěn)定性方面需要更進一步的改進。
發(fā)明的公開因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種新型的天然、油性樹脂組合物，它在體現(xiàn)改進了的可使用性和漆膜穩(wěn)定性的同時具有良好的干燥特性，以及提供一種制造天然、油性樹脂組合物的方法，和以其作為主要成分的天然油漆。
為了達到上述目的，本發(fā)明的特點在于選自有限種類的植物油是以選定的比率及聚合條件下聚合的。
根據(jù)本發(fā)明的天然、油性樹脂組合物消除了以前化學油漆有毒成分的嚴重缺陷，同時能夠解決延遲的干燥時間、較差的可使用性和較差的漆膜穩(wěn)定性的問題。
同時，本發(fā)明的另一個目的是提供一種天然油漆，其通過使用天然、油性樹脂組合物作為主要原料，其他成分作為次要原料被制造。
該目的可通過將天然、油性樹脂組合物和作為主要成分的植物油連同傳統(tǒng)的次要原料，以選定的混合比率和條件混合達到。
實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式以下詳細描述本發(fā)明。
本發(fā)明提供一種天然油性樹脂組合物，其在制造天然油漆時作為主要原料被使用，及其制造該天然油性樹脂組合物的方法。
本發(fā)明提供一種天然油性樹脂組合物，其通過逐步聚合天然原料制得，該原料由相對于聚合產(chǎn)品重量25-40重量份的桐樹油、25-40重量份的煮沸的亞麻子油和20-50重量份的松香酯組成，然后將40-80重量份的柑橘類-松脂油加入到聚合產(chǎn)品中。
本發(fā)明提供一種制造天然、油性樹脂組合物的方法，包括以下步驟，提供含有25-40重量份的桐樹油、25-40重量份的煮沸的亞麻子油和20-50重量份的松香酯的天然原料；將天然原料稱重，將其引入到一個反應釜中，在一個大氣壓強的惰性氣體，例如氮氣的存在下在200-300℃的溫度下，反應7-12個小時進行第一次聚合；將第一次聚合步驟的產(chǎn)物進行第二次聚合3-8個小時，在第一次聚合產(chǎn)物的粘度(#G)為V的條件下，直至達到粘度為Z且酸值小于10；將反映釜內(nèi)的溫度降低至90℃，把相對于100重量份的第二次聚合產(chǎn)物40-80重量份的柑橘類-松脂油加入到第二次聚合產(chǎn)物中，然后將反應產(chǎn)生的混合物冷卻到室溫。
提供根據(jù)本發(fā)明的天然原料的步驟包含從植物油中選取天然原料并根據(jù)預定比率對選定的天然原料稱重。
優(yōu)選使用的桐樹油其狀態(tài)為在沸點被完全提純并因此呈現(xiàn)一個純的濃度。由于其具有共價雙鍵且因此而具有優(yōu)良的干燥特性和高粘度，所以選用桐樹油，盡管其具有一個相對較低的碘值。而且，桐樹油具有此特性在于其含有一種α-桐酸作為主要成分并具有優(yōu)良的抗堿性。同時，它具有在油和脂肪中快干并形成硬膜層的特性。該桐樹油的用量相對于在第一步驟中使用的天然原料的總量大約為25-40份的重量。
如果桐樹油的用量小于25份的重量，它在干燥特性上幾乎沒有效果，然而當其用量為40份的重量時，會導致較差的漆膜。該桐樹油具有共價雙鍵。因此，在聚合步驟中，大氣中的氧與共價雙鍵反應產(chǎn)生過氧化物，并產(chǎn)生羥基和氧橋，這樣將桐樹油聚合。
本發(fā)明使用的另一種植物油是煮沸的亞麻子油。煮沸了的亞麻子油是通過在約250-300℃的溫度下加熱亞麻子油獲得的。這種加熱能進一步縮短最終的油漆產(chǎn)品的干燥時間。
因此，煮沸的亞麻子油的使用對于本發(fā)明是至關重要的。煮沸的亞麻子油的用量相對于在第一步驟中使用的天然原料的總量大約為25-40份的重量。其用量小于25份的重量時，將會在制得的油漆中產(chǎn)生不夠充分的可使用性和較差的漆膜成型現(xiàn)象，然而如果其用量大于40份的重量，將會在油漆中產(chǎn)生延長干燥和較差的漆膜成型現(xiàn)象。
在聚合步驟中，煮沸的亞麻子油中與雙鍵相鄰的亞甲基基團被氧化以產(chǎn)生不穩(wěn)定的氫過氧化物，其立刻解離為游離基。脂肪酸作用于游離基以產(chǎn)生過氧化物鍵，乙醚鍵，C-C鍵等等，這樣將煮沸的亞麻子油聚合。
本發(fā)明中使用的另一種植物油是按照傳統(tǒng)方法將松香和甘油反應獲得的松香酯。松香酯的用量相對于天然原料的總量大約為25-50份的重量。如果其用量小于20份的重量時，漆膜的彈性將會較差，然而如果其用量大于50份的重量，漆膜將會具有過強的彈性并因此變脆。
在本發(fā)明中，上述各種天然原料被引入到一個反應釜中，并在200-300℃的溫度下持續(xù)3-8小時的第一聚合步驟。
在第一聚合步驟中使用的惰性氣體包括氮和氦，是不與天然原料反應的。考慮到經(jīng)濟效益優(yōu)選使用氮作為惰性氣體。
在本發(fā)明中，如果第一聚合步驟是在200℃或以下進行的，聚合不會進行得很好。另一方面，如果第一聚合步驟是在300℃或以上進行的，將會產(chǎn)生過度聚合現(xiàn)象導致天然原料趨于凝膠。
通常，在低溫范圍內(nèi)，天然原料應在一個相對較長的時間內(nèi)被聚合，但在高溫范圍內(nèi)，它們應在較短時間內(nèi)被聚合。
在本發(fā)明中，第二聚合步驟在第一聚合步驟之后進行。在第二聚合步驟中，第一聚合步驟的產(chǎn)物在第一聚合產(chǎn)物的粘度(G#)為V的條件下被進一步聚合3-7個小時。第二聚合步驟進行直到達到粘度為Z且酸值小于10。由于第一聚合產(chǎn)物隨著時間的經(jīng)過逐漸從固態(tài)變成液態(tài)，粘度和酸值被改變的時間點是很重要的。
如果在以上描述的條件到達前進行添加溶劑的步驟，漆膜將會降低膠黏強度和可使用性，并出現(xiàn)不穩(wěn)定的樹脂狀態(tài)。另一方面，如果粘度和酸值超過了上述條件，天然原料將會被凝膠并被過度聚合，導致產(chǎn)生較差的漆膜現(xiàn)象。
在本發(fā)明中，第二聚合步驟進行之后，進行添加溶劑的步驟。在添加溶劑的步驟中，反應釜中的加熱被停止以降低溫度。當反應釜中的溫度已經(jīng)到達約90℃時，相對于第二聚合產(chǎn)物100重量份大約為40-80份用量的柑橘類-松脂油被加入到第二聚合產(chǎn)物中。產(chǎn)生的混合物被冷卻到室溫，以結束反應。
本發(fā)明中的柑橘類-松脂油是作為天然溶劑使用的。優(yōu)選基于超過99％純度的D-lemonine，它可以通過將柑橘油同桉樹-松脂油以3∶1到5∶1的重量比混合，然后通過在80-250℃的溫度下加熱混合物超過4個小時提純獲得。
如果反應釜中的溫度超過90℃，柑橘類-松脂油容易沸騰并揮發(fā)轉換成凝結狀態(tài)。因此，添加柑橘類-松脂油的步驟應在90℃或以下進行，優(yōu)選約在70℃。
通過執(zhí)行上述步驟，制成本發(fā)明的天然、油性樹脂組合物。
已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的天然油性樹脂組合物具有下述物理特性。
即，天然油性樹脂組合物包含的非揮發(fā)性成分通過KSM5000測試方法(2013)測量約為60-70％。同時，通過gastner粘度計測量的粘度(G#，25℃)0-R。另外，它具有0.85-0.95的比重并且在裸眼觀察時，呈現(xiàn)millet的像果凍一樣的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的天然油性樹脂組合物可作為天然油漆、琺瑯、底漆、清漆等的主要成分被使用。
而且，本發(fā)明提供一種天然油漆組合物，它具有優(yōu)良的干燥特性，可使用性和漆膜成型特性，其含有天然、油性樹脂組合物作為主要原料。
根據(jù)本發(fā)明的天然油漆組合物特點在于它含有30-50重量份的天然、油性樹脂組合物作為主要原料，8-20重量份的植物油，0.1-2重量份的卵磷脂，和通常用在天然油漆生產(chǎn)中的剩余輔助原料。
可以相信當上述天然、油性樹脂用于油漆時，與空氣中的氧的聚合是以一種容易且快速的方式進行的，因此其干燥時間明顯縮短。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果天然、油性樹脂的用量小于30重量份時，結果得到的油漆膠粘強度被降低，但是如果其用量超過50重量份時，結果得到的油漆干燥時間被延長。根據(jù)本發(fā)明的天然油漆組合物中，上述植物油作為溶劑使用且通過空氣中的揮發(fā)形成漆膜。這些植物油中，優(yōu)選使用柑橘類-松脂油。
同時，根據(jù)本發(fā)明的天然油漆組合物中，卵磷脂是一種天然的添加劑，其作為分散劑使用，且小劑量使用以實現(xiàn)其分散劑的作用。如果卵磷脂的用量小于0.1重量份，其分散作用是不夠的，但如果其用量超過2重量份，它將會造成干燥時間的延長。
本發(fā)明中使用的輔助原料包括傳統(tǒng)使用的顏料、干燥劑、填充劑。根據(jù)本發(fā)明的天然油漆的使用目的來選擇。
根據(jù)本發(fā)明的天然油漆組合物可以按照傳統(tǒng)方法制得。如果天然油漆是油性天然的，則將該天然，油性樹脂同植物油、卵磷脂和顏料以適當?shù)谋嚷驶旌稀Ｈ缓髮⒒旌衔镉幂伿窖心C研磨三或四次直到達到小于10μm的粒度。接下來，將干燥劑和其它輔助原料加入到所得到的顆粒中，再將混合物過濾填充并包裝，這樣制得最終的天然油漆產(chǎn)品。
本發(fā)明天然油漆組合物被發(fā)現(xiàn)具有以下物理特性。即，其開始-可觸摸時間為2個小時，硬化時間為10個小時，非揮發(fā)性成分的含量為68.0±2％，粘度為70-80Ku，比重為1.2±0.20G/L，和0.93±0.3的對比率。
而且，根據(jù)本發(fā)明的天然、油性油漆的三種樣品(白色、紅色和綠色)在韓國化學工業(yè)測試和研究學會中測量它們不同的物理性能。結果被顯示在下面的表1中。
工業(yè)應用因此，由于根據(jù)本發(fā)明的天然、油性樹脂組合物不含有如以前的化學油漆中所用的由大量重金屬和揮發(fā)性有機化合物構成的干燥劑，在最終的天然油漆組合物的產(chǎn)品中檢測不到對環(huán)境和人類身體有害的重金屬和揮發(fā)性有機化合物。這樣，本發(fā)明的天然、油性樹脂組合物作為對環(huán)境友好的產(chǎn)品是有用的原料。
而且，天然油漆中的總固體含量在本發(fā)明的天然、油性樹脂55-66％的范圍內(nèi)。這樣，天然油漆具有顯著改進了的可使用性和優(yōu)良的成膜特性。
表1由韓國化學工業(yè)測試和研究學會測量的樣品物理性能結果


另外，在使用根據(jù)本發(fā)明的天然油漆的場合，它們呈現(xiàn)高度改進的經(jīng)濟性能和可使用性，因為它們與以前的化學油漆相比具有極佳的固體容積含量和稠度性能。
盡管在前詳細描述了該天然、油性樹脂組合物、其制造方法、和以其作為主要成分的天然油漆組合物，可以理解它們只是本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不對本發(fā)明做任何限定。
同樣地，那些熟練技術人員將能夠做出各種不同的修改、添加和代替，而不偏離所附權利要求書中公開的本發(fā)明的范圍和精神。
權利要求
1.一種天然油性樹脂組合物，通過逐步聚合天然原料制得，所述原料由25-40重量份的桐樹油、25-40重量份煮沸的亞麻子油和20-50重量份的松香酯組成，然后將相對于聚合產(chǎn)品重量40-80重量份的柑橘類-松脂油加入到聚合產(chǎn)品中。
2.一種制造天然油性樹脂組合物的方法，包括以下步驟a)提供含有25-40重量份的桐樹油、25-40重量份煮沸的亞麻子油和20-50重量份的松香酯的天然原料；b)將所述的天然原料稱重，并將其引入到一個反應釜中，在一個大氣壓的惰性氣體例如氮氣的存在下，于200-300℃的溫度下反應7-12個小時進行第一次聚合；c)將第一次聚合步驟的產(chǎn)物進行第二次聚合3-8個小時，在第一次合產(chǎn)物的粘度(G#)為V的狀態(tài)下，直至達到粘度為Z且酸值小于10；和d)將反應釜內(nèi)的溫度降低至最高90℃，并加入相對于100重量份的第二次聚合產(chǎn)物40-80重量份的柑橘類-松脂油，然后將反應產(chǎn)生的混合物冷卻到室溫。
3.如權利要求1所述的方法，其中在步驟d)中所使用的柑橘類-松脂油是基于超過99％純度的D-lemonine，通過將柑橘油同桉樹-松脂油以3∶1到5∶1的重量比混合，然后將混合物在80-250℃的溫度下加熱超過4個小時提純獲得。
4.一種天然油漆組合物，含有如權利要求1所述的30-50重量份的天然油性樹脂，8-20重量份的植物油，0.1-2重量份的卵磷脂，以及通常用在天然油漆生產(chǎn)中的剩余輔助原料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種減少油漆干燥時間的天然油性樹脂組合物，其制備方法，以及含該組合物作為主要成分的天然油漆組合物。本發(fā)明提供的天然油性樹脂組合物通過逐步聚合天然原料制得，所述原料由25－40重量份的桐樹油、25－40重量份煮沸的亞麻子油和20－50重量份的松香酯組成，然后將相對于聚合產(chǎn)品重量40－80重量份的柑橘類－松脂油加入到聚合產(chǎn)品中。此外，本發(fā)明也提供了一種天然油漆組合物，含有如權利要求1所述的30－50重量份的天然油性樹脂，8－20重量份的植物油，0.1－2重量份的卵磷脂，以及通常用在天然油漆生產(chǎn)中的剩余輔助原料。根據(jù)本發(fā)明制得的天然油漆具有良好的環(huán)境相容性、優(yōu)異的油漆特性以及成膜性。
文檔編號C09D191/00GK1494579SQ02805697
公開日2004年5月5日 申請日期2002年3月15日 優(yōu)先權日2001年3月16日
發(fā)明者金鐘浩 申請人:李丙年, 延泰亨