一種有機硅環氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液及其涂料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及溶劑型涂料。
【背景技術】
[0002] 隨著人們環境保護及能源節約意識的增強，環境友好型水性涂料的應用已是大勢 所趨。相比于傳統的溶劑型涂料，水性涂料大大減少了易揮發性有機化合物（VOCs)的排 放，具有安全環保、成本低、施工靈活多變等優點。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，價格便宜，漆膜綜合性能優異，被廣泛應用于 各個領域。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際意義。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于提供一種大大減少排放易揮發性有機化合物（VOCs)的有機硅 環氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液及其涂料。
[0004] 本發明提供一種有機硅環氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液，成分以質量份數計 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份環氧酯，5~10份有機娃酯。
[0005] 本發明提供的有機硅環氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液，制備方法如下：
[0006] i以質量份數計，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，反應釜內加氮氣保護后 加熱至115~125°C，加入1~2. 5份復合型醇解催化劑，其中：氫氧化鋰70~80份、過渡 金屬氧化物TM0 20~30份，繼續升溫至225~235°C，保持反應至乙醇容忍度達到2. 0~ 5. 0ml/100ml后降溫至 175 ~185°C;
[0007] ii以質量份數計，在步驟i所得產物中加入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，直到酸值達 到 45 ~55mgK0H/g;
[0008] iii加有機硅酯、環氧酯改性：將步驟ii所得產物降溫至165~185°C，以質量份 數計，加入5~10份環氧酯，加入5~10份有機娃酯繼續反應，直到酸值低于6~10mg K0H/g;
[0009] iv加丙烯酸酯改性：將步驟iii所得產物降溫至115~125°C，以質量份數計，滴 加5~25份丙烯酸甲酯，3~5份丙烯酸丁酯，1~2份復合型引發劑，其中：過氧化苯甲酰 50~70份、耐黃變光引劑30~50份混合，同時復合型引發劑的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2~2. 5h后，采用膠頭滴管一次性 補加剩余20~30%的引發劑，繼續保溫直到總反應時間超過4~12h;
[0010] v降溫至25~75°C，分兩次分散混合物，每次在反應釜內真空抽出50 %的混合物， 加入5~10份苯甲酸鈉助溶劑，加入1~2份環氧丙烷交聯劑，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，經過濾出料，得到固 體含量為35~50%的產品樹脂乳液。
[0011] 本發明提供的有機硅環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] 本發明提供的有機硅環氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液，其引發劑為過氧化苯 甲酰50~65份與耐黃變光引劑35~50份混合。
[0013] 本發明還提供一種有機硅環氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂涂料，其配方以質量份數 計為：
[0014] 有機硅環氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液40~50份，其成分以質量份數計為：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份環氧酯，5~10份有機娃酯；
[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] 本發明提供一種有機硅環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] 本發明提供一種有機硅環氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂涂料，其配方中分散劑優選 為陰離子型鈉鹽水溶液。
[0023] 本發明提供一種有機硅環氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂涂料，其配方中消泡劑優選 為硅油消泡劑。
[0024] 本發明提供一種有機硅環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] 本發明提供的有機硅環氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂及其涂料，其優點在于：
[0026] 1、乳液是采用酯化法熔融聚合制得以微粒或液滴的形式分散在以水為連續相的 分散介質中而配得的穩定分散體系。
[0027] 2、乳液在室溫環境下發生化學交聯反應，引入有機硅中間體，與普通醇酸漆相比， 干燥性能提高到30分鐘以內，耐候性能延長了一倍，耐熱性能可達180°C時不起皮脫落，耐 水解性提高了，同時也改善了保光性和光澤恢復性。
[0028] 3、乳液引入了環氧成份使漆膜適應能力強，對鋼材、木材、石材、混凝土底材具有 極高的附著力達到2級，干燥后的涂膜耐腐蝕性和耐化學藥品性能及耐溫性優異，涂膜收 縮率為0. 3 %，色澤光亮可達85度，硬度達到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氯配位，從 而減少了氯的離去，起到了穩定作用，將這種性質與有機酸稀土鹽的良好相容性結合，基于 這種性質可將異辛酸稀土用于涂料分散劑、催干劑等，與多個有機物配位，起到團聚作用， 使得水相與有機相分離度提高，促進干燥。具有優良的貯存穩定性；且色澤淺，適于在白色、 淺色漆中使用，用作涂料催干劑時，能全部取代鉛、錳、鋅、鈣等催干劑，其用量只相當于它 們總量的40%~80%，從而降低涂料成本。無鉛毒，適于制作環保漆。
[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 防止因為涂料長期儲放或因操作及溫度變化引起乳化劑的移動，所產生的粒子絮凝、結塊， 在高溫或凍融時儲存穩定性好。并且使用本產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，不會造成底部 沉淀，提高了水性漆的儲存穩定性。鈣粉比表面積大，可使揮發速度變大，同時配合催干劑 所制備涂料產品表干時間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、涂料環保性能好，有揮發性有機化合物含量較低，不會造成空氣污染，滿足當前 環境保護的要求。
[0033] 8、涂料以水作為分散介質，價格低廉、無氣味、不燃，儲存、運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境中 成膜，有合理的干燥時間，并保證有較高的網鏈分量的聚合，交聯程度大。這是通常涂料所 無法比擬的。水性有機硅環氧丙烯酸醇酸樹脂涂料以其突出的性能優勢，經濟成本低，得到 了專家與客戶的認可，前景十分開闊。
【具體實施方式】[0035] 實施例1
[0036] 有機硅環氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂涂料，其配方以質量份數計為：
[0037] 有機硅環氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液45份，其成分以質量份數計為：桐油50 份，鄰苯二甲酸酐35份，7份二甲苯，8份環氧酯，8份有機硅酯；
[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] 有機硅環氧丙烯酸改性水性醇酸樹脂乳液，制備方法如下：
[0049] i以質量份數計，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%，反應釜內加氮氣保護后加熱至120°C，加入1. 5份復合型醇解催化劑，其中： 氫氧化鋰75%、過渡金屬氧化物TM0 25%，繼續升溫至230°C，保持反應至乙醇容忍度達到 3. 0ml/100ml后降溫至 180°C;
[0050] ii以質量份數計，在步驟i所得產物中加入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，直到酸值達到50mgKOH/g;
[0051] iii加有機硅酯、環氧酯改性：將步驟ii所得產物降溫至175°C，以質量份數計，加 入8份環氧酯，加入8份有機硅酯繼續反應，直到酸值為8mgKOH/g;
[0052] iv加丙烯酸酯改性：將步驟iii所得產物降溫至120°C，以質量份數計，滴加15 份丙烯酸甲酯，4份丙烯酸丁酯，1.5份復合型引發劑，其中引發劑的75%的混合物控制在 2. 8h滴加完畢；在112°C左右保溫反應2. 2h后，采用膠頭滴管一次性補加剩余25%的引發 劑，繼續保溫直到總反應時間超過8h;
[0053]v降溫至50°C，分兩次分散混合物，每次在反應釜內真空抽出50 %的混合物，加入 8份苯甲酸鈉