耐候性、耐水性好的水性醇酸樹脂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水性涂料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種耐候性、耐水性好的水性醇酸樹 脂。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著涂料工業(yè)和涂裝工藝向低污染化發(fā)展，水性涂料正在日益興起。水性涂料減 少了有機(jī)溶劑對環(huán)境造成的危害與污染，保障了操作人員的身體健康，降低了涂料的生產(chǎn) 成本，便于工廠采取安全措施和運(yùn)輸，同時(shí)又便于工具的清洗。安全、環(huán)保、無公害、揮發(fā)性 有機(jī)物（V0C)排放少的綠色環(huán)保涂料，非常具有研制開發(fā)的必要，亦具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003] 水性涂料常用的水性樹脂有：水性環(huán)氧樹脂、水性聚氨酯、水性丙烯酸樹脂、水性 醇酸樹脂等。其中醇酸樹脂是我國發(fā)展最早、產(chǎn)量最大的合成樹脂，它價(jià)格便宜、施工簡單、 原料來源豐富、酸值低、能溶解于多種有機(jī)溶劑，適用于一切木材、塑料、金屬的表面涂裝， 對顏料、填料等有較好的潤濕和分散性，用其制成的漆，漆膜光亮，附著力強(qiáng)，耐久性好，柔 韌性、光澤和豐滿度都非常優(yōu)良，可與多種合成樹脂混合使用。
[0004] 水性醇酸樹脂在性能上存在涂膜干燥緩慢，硬度低，耐水性、耐腐蝕性差，戶外耐 候性不佳等缺點(diǎn)，需要通過改性來改善其性能。醇酸樹脂分子具有極性主鏈和非極性側(cè)鏈， 使其能夠和許多樹脂、化合物較好地混溶，為進(jìn)行各種物理改性提供了前提；此外其分子上 具有羥基、羧基和雙鍵等反應(yīng)性基團(tuán)，可通過化學(xué)合成的途徑引入其它分子，這是對醇酸樹 脂化學(xué)改性的基礎(chǔ)。
[0005] 中國發(fā)明專利CN201210286140披露了一種水性環(huán)氧改性醇酸樹脂的制備方法， 通過環(huán)氧樹脂與脂肪酸反應(yīng)合成環(huán)氧酯，環(huán)氧酯再與醇酸樹脂進(jìn)行酯交換，合成了機(jī)械性 能、水溶性、穩(wěn)定性及防腐性均優(yōu)良的水性環(huán)氧改性醇酸樹脂。利用該方法制備的水性樹 脂在干燥性能方面相比較傳統(tǒng)水性醇酸樹脂有了較大提高，但是該法要求生產(chǎn)工藝控制嚴(yán) 格，環(huán)氧酯添加量過多容易引起樹脂黃變。
[0006] 中國發(fā)明專利申請CN201410714885公開了一種自干型水性醇酸樹脂的制備方 法，通過合成順酐改性松香、合成亞麻油季戊四醇醇解液的方式制備了 一種水性醇酸樹脂。 利用該方法制備的水性樹脂在儲(chǔ)存穩(wěn)定性方面有較大提高，也部分解決了水性樹脂干燥速 度慢的問題。
[0007] 上述現(xiàn)有的改性方式存在的問題是未能解決水性醇酸樹脂的耐鹽霧、耐候性、耐 水性較差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種耐候性、耐水性好的水性醇 酸樹脂，其具有優(yōu)良的耐水性、防污性、耐候性、滑爽性及防腐性。
[0009] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種耐候性、耐水性好的水性醇酸 樹脂，按照如下方法制備：
[0010]a、按質(zhì)量百分比將35%~45%的亞麻油酸、3%~6%的苯甲酸、11 %~13%的二 元酸、9%~12%的多元醇加入反應(yīng)爸中，發(fā)生酯化反應(yīng)，酸價(jià)為7mgK0H/g~15mgK0H/g時(shí) 進(jìn)入步驟b;
[0011] b、按質(zhì)量百分比加入2%~4%的環(huán)氧基有機(jī)硅氧烷單體、7%~10%的偏苯三酸 酐，反應(yīng)至酸價(jià)在35mgK0H/g~40mgK0H/g時(shí)進(jìn)入步驟c;
[0012] c、按質(zhì)量百分比加入25%~30%的助溶劑，攪拌均勻，得到產(chǎn)品。
[0013] 所述步驟a中，加入總配方質(zhì)量的1%~3%的二甲苯，步驟b中，加入總配方質(zhì)量 的1%~2%的二甲苯。
[0014] 所述多元醇為季戊四醇、三羥甲基丙烷或丙三醇。
[0015] 所述二元酸為間苯二甲酸、順丁烯二酸酐或鄰苯二甲酸酐。
[0016]所述環(huán)氧基有機(jī)硅氧烷單體為2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己烷）乙基三甲氧基硅烷、γ-縮 水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷。
[0017] 步驟a中，在反應(yīng)釜中加入亞麻油酸、苯甲酸、二元酸、多元醇和二甲苯后，攪拌升 溫至160~180°C，進(jìn)行酯化反應(yīng)3h~4h，升溫至230~240°C，進(jìn)行酯化反應(yīng)5h~6h，至 酸價(jià)為7~15mgK0H/g時(shí)進(jìn)入步驟b;步驟b中，降溫至160°C~170°C后，加入環(huán)氧基有機(jī) 硅氧烷單體、偏苯三酸酐、二甲苯，升溫至175°C~185°C，進(jìn)行酯化反應(yīng)lh~2h，至酸價(jià)在 35~40mgK0H/g，進(jìn)入步驟c;步驟c中，先在170~180°C下減壓除去二甲苯，再加入助溶 劑，降溫至100~120 °C，攪拌均勾，得到產(chǎn)品。
[0018] 本發(fā)明的水性醇酸樹脂各原料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：亞麻油酸40%、苯甲酸4%、二元酸 11 %、多元醇10 %、環(huán)氧基有機(jī)硅氧烷單體3 %、偏苯三酸酐7 %、助溶劑25 %。
[0019] 作為另一種實(shí)施方式，本發(fā)明的水性醇酸樹脂各原料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：各原料的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為：亞麻油酸35%、苯甲酸5%、二元酸13%、多元醇11%、環(huán)氧基有機(jī)硅氧烷單體 4 %、偏苯三酸酐7 %、助溶劑25 %。
[0020] 所述助溶劑為乙二醇單丁醚、丙二醇甲醚或丙二醇乙醚。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：通過環(huán)氧基有機(jī)硅氧烷中的環(huán)氧基與醇酸樹脂分子鏈中 的醇羥基、羧基進(jìn)行反應(yīng)，從而將有機(jī)硅氧烷鏈段引入到水性醇酸樹脂體系中，合成了耐水 性、防污性、耐候性、滑爽性及防腐性均優(yōu)良的水性環(huán)氧基有機(jī)硅氧烷改性醇酸樹脂，環(huán)氧 基有機(jī)硅氧烷單體含有甲氧基甲硅烷無機(jī)活性基官能團(tuán)，該官能團(tuán)水解后形成的娃羥基與 無機(jī)材料表面的羥基發(fā)生縮合反應(yīng)，從而提高水性醇酸樹脂對底材的附著力，同時(shí)，由于醇 酸樹脂支鏈部分有機(jī)硅氧烷鏈段的引入，大大提高了該水性醇酸樹脂的干燥性能、耐候性、 耐久性、耐熱性和耐水性。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，并不是把本發(fā)明的實(shí)施范圍 限制于此。
[0023] 實(shí)施例一。
[0024] 本實(shí)施例的耐候性、耐水性好的水性醇酸樹脂，按照如下方法制備。
[0025]a、按質(zhì)量百分比將35%~45%的亞麻油酸、3%~6%的苯甲酸、11 %~13%的二 元酸、9 %~12 %的多元醇加入反應(yīng)爸中，發(fā)生酯化反應(yīng)，酸價(jià)為70mgK0H/g~15mgK0H/g時(shí) 進(jìn)入步驟b。
[0026] b、按質(zhì)量百分比加入2%~4%的環(huán)氧基有機(jī)硅氧烷單體、7%~10%的偏苯三酸 酐，反應(yīng)至酸價(jià)在35mgK0H/g~40mgK0H/g時(shí)進(jìn)入步驟c，本發(fā)明采用脂肪酸法制得醇酸樹 月旨，同時(shí)在反應(yīng)過程中，環(huán)氧基有機(jī)硅氧烷單體與醇酸樹脂分子鏈中的醇羥基、羧基進(jìn)行反 應(yīng)。
[0027] 環(huán)氧基有機(jī)硅氧烷單體的分子式：

λ、?
[0028] 環(huán)氧基有機(jī)硅氧烷單體是一種含有一個(gè)環(huán)氧有機(jī)活性基和一個(gè)甲氧基硅烷無機(jī) 活性基的雙官能團(tuán)硅烷。環(huán)氧基具有與醇酸樹脂的醇羥基、羧基進(jìn)行反應(yīng)的活性，其反應(yīng)機(jī) 理為：
[0029] 與羧基反￡
[0030] 與醇羥基反應(yīng)
[0031] 經(jīng)過反應(yīng)，從而將有機(jī)硅氧烷鏈段引入到水性醇酸樹脂體系中，合成了耐水性、防 污性、耐候性、滑爽性及防腐性均優(yōu)良的水性環(huán)氧基有機(jī)硅氧烷改性醇酸樹脂，環(huán)氧基有機(jī) 硅氧烷單體含有甲氧基硅烷無機(jī)活性基官能團(tuán)，該官能團(tuán)水解后形成的娃羥基與無機(jī)材料 表面的羥基發(fā)生縮合反應(yīng)，從而提高水性醇酸樹脂對底材的附著力，同時(shí)，由于醇酸樹脂支 鏈部分有機(jī)硅氧烷鏈段的引入，大大提高了該水性醇酸樹脂的干燥性能、耐候性、耐久性、 耐熱性和耐水性。
[0032] c、按質(zhì)量百分比加入25%~30%的助溶劑，攪拌均勻，得到產(chǎn)品。
[0033] 所述助溶劑為乙二醇單丁醚、丙二醇甲醚或丙二醇乙