一種抗靜電水性聚酯涂料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種抗靜電水性聚酯涂料，它是由下述重量份的原料組成的：十二烷基二甲基甜菜堿1?2、松香35?40、富馬酸8?10、20?30%氫氧化鈉溶液6?7、乙二醇20?34、三氧化二銻0.1?0.2、聚丙烯酸鈉2?3、氯化鋅13?20、聚醚二元醇80?90、甲苯二異氰酸酯100?130、2，2?二羥甲基丙酸2?3、二甘醇4?5、三乙胺1?2、2?巰基苯并咪唑0.2?0.4、脂肪酸聚乙二醇酯0.3?0.5、乙二醇乙醚0.1?0.2、二甲基咪唑1?2、鄰苯二甲酸酐2?3、N?羥甲基丙烯酰胺1?2、硬脂酸鋁2?3。本發明加入的十二烷基二甲基甜菜堿等可以有效的提高成品涂膜的抗靜電性能。
【專利說明】
一種抗靜電水性聚酯涂料及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及聚酯涂料技術領域，尤其涉及一種抗靜電水性聚酯涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]目前，常用的水性聚氨酯材料雖然由于其環境友好而廣泛應用于涂料、膠黏劑等行業，但是常規的水性聚氨酯材料仍然存在耐熱性和耐候性不佳、抗靜電性較差等不足，影響了其更廣泛的應用為了更好的提高水性聚氨酯涂料的綜合性能，克服其自身存在的耐水性差、固含量低等缺點，擴大其應用范圍，近年來對水性聚氨酯的改性研究已成為一大熱點，探討的深度和廣度也更為擴大。水性聚氨酯的改性主要分為兩大部分，一是將水性聚氨酯與其他材料復合改性，根據改性劑不同，水性聚氨酯乳液的改性主要有環氧樹脂改性、丙烯酸酯改性、添加納米材料改性等。二是對水性聚氨酯的原料進行改性，引入淀粉、纖維素、油脂等生物質資源，利用其特性以提高水性聚氨酯的某一性能；
水性聚氨酯與無機納米粒子的復合主要分為兩種方式，一種將蒙脫土、云母、滑石粉等填料添加到水性聚氨酯中，制備成層狀硅酸鹽納米改性水性聚氨酯復合材料;另一種是將二氧化硅、氧化鋅、氫氧化鎂、納米纖維素等納米粒子添加到水性聚氨酯材料中，制備成無機剛性納米粒子復合水性聚氨酯材料。納米氧化鋅與普通ZnO相比，具有高的化學穩定性、較低的介電常數、較強的紫外和紅外吸收以及催化活性等優異性能，將納米ZnO添加到聚氨酯中，可制備出力學性能優異、抗紫外線、抗靜電和抗菌等新型功能復合材料；
目前，石油價格的居高不下，造成聚酯及聚醚多元醇的生產成本也是日益增加。人們開始重視研發以可再生資源為原料生產聚氨酯的中間體。松香作為我國重要的林業生物質資源之一，已有學者研究將其加入到聚氨酯的合成中，以提高聚氨酯產品的光澤、黏結性等性能，但是他們均是直接將松香添加到聚氨酯中，而松香是多種樹脂酸的混合物同時官能度不高，不能加入到聚氨酯的主鏈上，未能顯著提高使得產品的性能，不能充分發揮松香的特性;松香具有硬度高、耐熱性好以及絕緣、防腐等優良特性，如果把它引入到聚氨酯中，可以克服常規水性聚氨酯硬度低、耐熱耐水性差等缺點。但是前人大多直接應用松香這一混合物，松香的結構只能作為封端劑連接在分子鏈的末端，使松香的性能不能得到充分的體現;。
【發明內容】
[0003]本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種抗靜電水性聚酯涂料及其制備方法。
[0004]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種抗靜電水性聚酯涂料，它是由下述重量份的原料組成的:
十二烷基二甲基甜菜堿1-2、松香35-40、富馬酸8-10、20-30%氫氧化鈉溶液6_7、乙二醇20-34、三氧化二銻0.1-0.2、聚丙烯酸鈉2-3、氯化鋅13-20、聚醚二元醇80-90、甲苯二異氰酸酯100-130、2，2-二羥甲基丙酸2-3、二甘醇4-5、三乙胺1-2、2-巰基苯并咪唑0.2-0.4、脂肪酸聚乙二醇酯0.3-0.5、乙二醇乙醚0.1-0.2、二甲基咪唑1-2、鄰苯二甲酸酐2_3、N_羥甲基丙烯酰胺1-2、硬脂酸鋁2-3。
[0005]—種所述的抗靜電水性聚酯涂料的制備方法，包括以下步驟；
(1)將上述二甲基咪唑加入到其重量10-13倍的無水乙醇中，攪拌均勻，加入上述松香重量的10-14%，送入90-970C的水浴中，保溫攪拌20-30分鐘，出料，與上述硬脂酸鋁混合，攪拌至常溫，得改性松香醇液；
(2)將剩余的松香、富馬酸混合，在氮氣保護下200-230°C保溫反應2.7-3小時，降溫至157-160°C出料，加入到其重量10-15倍的無水乙醇中，滴加上述20-30%氫氧化鈉溶液，攪拌至常溫，加入上述改性松香醇液，攪拌均勻，抽濾，真空干燥，再加入到其重量6-8倍的無水乙醇中，滴加濃度為5-7%的鹽酸溶液，調節pH為3-4，攪拌均勻，得改性富馬海松酸；
(3)將上述鄰苯二甲酸酐、十二烷基二甲基甜菜堿混合，加入到混合料重量10-15倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述氯化鋅，在50-60°C下保溫攪拌20-30分鐘，得氯化鋅分散液；
(4)將上述2-巰基苯并咪唑加入到改性富馬海松酸中，在46-50°C下超聲2-3分鐘，抽濾，將沉淀真空干燥，與乙二醇、三氧化二銻混合，通入氮氣，在150-160 °C下攪拌反應3-4小時，升高溫度為210-220°C，繼續保溫1.7-2小時，降溫出料，得改性聚酯多元醇；
(5)將上述聚丙烯酸鈉加入到其重量80-100倍的去離子水中，滴加醋酸，調節pH為2-3，加入上述氯化鋅分散液，攪拌均勻，滴加3-5mol/l的氫氧化鈉，調節pH為10-11，在87-90°C下保溫反應3-5小時，離心分離，將沉淀水洗2-3次，60-65 V下真空干燥10_11小時，得水分散型氧化鋅；
(6)將上述乙二醇乙醚、脂肪酸聚乙二醇酯混合，在50-60°C下預熱3-4分鐘，加入上述聚醚二元醇，100-200轉/分攪拌6-10分鐘，加入上述改性聚酯多元醇，在118-130°C下真空脫水2-3小時，冷卻至常溫，與甲苯二異氰酸酯混合，在76-80 °C下保溫反應100-120分鐘，加入2，2-二羥甲基丙酸，繼續保溫反應50-60分鐘，加入上述二甘醇，在57-60 V下保溫反應4-5小時，冷卻至室溫，加入上述三乙胺、N-羥甲基丙烯酰胺，攪拌均勻，得松香酸改性聚酯；
(7)將上述松香酸改性聚酯加入到其重量4-6倍的去離子水中，加入上述水分散型氧化鋅與剩余各原料，超聲20-30分鐘，即得。
[0006]本發明的優點是:本發明通過松香制備富馬海松酸，其是具有稠合多脂環剛性結構和多官能度的松香衍生物，以此為原料制備富馬海松酸聚酯多元醇，引入到水性聚氨酯高分子主鏈中，會使聚氨酯產生交聯，分子鏈運動受阻形成的親水區域變小而被交聯區域封閉，降低了水分子的滲入與擴散，使得漆膜具有較低的吸水率。同時富馬海松酸的稠合多脂環結構的引入，增加了漆膜的拉伸強度和硬度，合成富馬海松酸改性水性聚氨酯，可以克服常規水性聚氨酯硬度低、耐熱耐水性差等缺點，得到的硬度高、光澤度好、耐熱性及耐水性等性能優良的改性水性聚氨酯材料;本發明還加入了水分散型氧化鋅，一方面提高了聚氨酯涂膜的結晶度，使得聚氨酯分子間的相互作用力增強，耐熱性能升高:另一方面，分散在聚氨酯涂膜中的納米氧化鋅起到了類似交聯劑的作用，使得聚氨酯的自由體積減少，分子鏈的活動受到約束的程度增加，相鄰“交聯點”之間的平均鏈長變小，所以聚氨酯的失重溫度提高，耐熱性能提高；同時納米氧化鋅在陽光，特別是在紫外光照射下，在水和空氣中，能自行分解出自由移動的帶負電的電子，同時留下帶正電的空穴，空穴可以激活氧和氫氧根，使吸附于其上的水和空氣變成活性的氧和氫氧根，它們具有很強的氧化還原作用，使細胞膜損傷而導致細菌的死滅，從而提高聚酯涂料的抗菌性能，本發明加入的十二烷基二甲基甜菜堿等可以有效的提高成品涂膜的抗靜電性能。
【具體實施方式】
[0007]—種抗靜電水性聚酯涂料，它是由下述重量份的原料組成的:
十二烷基二甲基甜菜堿1、松香35、富馬酸8、20%氫氧化鈉溶液6、乙二醇20、三氧化二銻
0.1、聚丙烯酸鈉2、氯化鋅13、聚醚二元醇80、甲苯二異氰酸酯100、2，2二羥甲基丙酸2、二甘醇4、三乙胺1、2巰基苯并咪唑0.2、脂肪酸聚乙二醇酯0.3、乙二醇乙醚0.1、二甲基咪唑1、鄰苯二甲酸酐2、N輕甲基丙烯酰胺1、硬脂酸鋁2。
[0008]—種所述的抗靜電水性聚酯涂料的制備方法，包括以下步驟；
(1)將上述二甲基咪唑加入到其重量10倍的無水乙醇中，攪拌均勻，加入上述松香重量的10%，送入90°C的水浴中，保溫攪拌20分鐘，出料，與上述硬脂酸鋁混合，攪拌至常溫，得改性松香醇液；
(2)將剩余的松香、富馬酸混合，在氮氣保護下200°C保溫反應2.7小時，降溫至157°C出料，加入到其重量10倍的無水乙醇中，滴加上述20%氫氧化鈉溶液，攪拌至常溫，加入上述改性松香醇液，攪拌均勻，抽濾，真空干燥，再加入到其重量6倍的無水乙醇中，滴加濃度為5%的鹽酸溶液，調節PH為3，攪拌均勻，得改性富馬海松酸；
(3)將上述鄰苯二甲酸酐、十二烷基二甲基甜菜堿混合，加入到混合料重量10倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述氯化鋅，在50°C下保溫攪拌20分鐘，得氯化鋅分散液；
(4)將上述2巰基苯并咪唑加入到改性富馬海松酸中，在46°C下超聲2分鐘，抽濾，將沉淀真空干燥，與乙二醇、三氧化二銻混合，通入氮氣，在150 °C下攪拌反應3小時，升高溫度為210°C，繼續保溫1.7小時，降溫出料，得改性聚酯多元醇；
(5)將上述聚丙烯酸鈉加入到其重量80倍的去離子水中，滴加醋酸，調節pH為2，加入上述氯化鋅分散液，攪拌均勻，滴加3mol/l的氫氧化鈉，調節pH為10，在87°C下保溫反應3小時，離心分離，將沉淀水洗2次，60 0C下真空干燥10小時，得水分散型氧化鋅；
(6)將上述乙二醇乙醚、脂肪酸聚乙二醇酯混合，在50°C下預熱3分鐘，加入上述聚醚二元醇，100轉/分攪拌6分鐘，加入上述改性聚酯多元醇，在118°C下真空脫水2小時，冷卻至常溫，與甲苯二異氰酸酯混合，在76°C下保溫反應100分鐘，加入2，2二羥甲基丙酸，繼續保溫反應50分鐘，加入上述二甘醇，在57 V下保溫反應4小時，冷卻至室溫，加入上述三乙胺、N羥甲基丙烯酰胺，攪拌均勻，得松香酸改性聚酯；
(7)將上述松香酸改性聚酯加入到其重量4倍的去離子水中，加入上述水分散型氧化鋅與剩余各原料，超聲20分鐘，即得。
[0009]用本發明的涂料所得漆膜的性能測試:
耐沖擊強度:113kg.cm;
附著力:1;
拉伸強度:26.5MPa;
斷裂伸長率:561.2%;吸水率:12.4%;
黏度:43.5 mPa* s0
【主權項】
1.一種抗靜電水性聚酯涂料，其特征在于，它是由下述重量份的原料組成的: 十二烷基二甲基甜菜堿1-2、松香35-40、富馬酸8-10、20-30%氫氧化鈉溶液6-7、乙二醇20-34、三氧化二銻0.1-0.2、聚丙烯酸鈉2-3、氯化鋅13-20、聚醚二元醇80-90、甲苯二異氰酸酯100-130、2，2-二羥甲基丙酸2-3、二甘醇4-5、三乙胺1-2、2-巰基苯并咪唑0.2-0.4、脂肪酸聚乙二醇酯0.3-0.5、乙二醇乙醚0.1-0.2、二甲基咪唑1-2、鄰苯二甲酸酐2_3、N_羥甲基丙烯酰胺1-2、硬脂酸鋁2-3。2.—種如權利要求1所述的抗靜電水性聚酯涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟； (1)將上述二甲基咪唑加入到其重量10-13倍的無水乙醇中，攪拌均勻，加入上述松香重量的10-14%，送入90-970C的水浴中，保溫攪拌20-30分鐘，出料，與上述硬脂酸鋁混合，攪拌至常溫，得改性松香醇液； (2)將剩余的松香、富馬酸混合，在氮氣保護下200-230°C保溫反應2.7-3小時，降溫至157-160°C出料，加入到其重量10-15倍的無水乙醇中，滴加上述20-30%氫氧化鈉溶液，攪拌至常溫，加入上述改性松香醇液，攪拌均勻，抽濾，真空干燥，再加入到其重量6-8倍的無水乙醇中，滴加濃度為5-7%的鹽酸溶液，調節pH為3-4，攪拌均勻，得改性富馬海松酸； (3)將上述鄰苯二甲酸酐、十二烷基二甲基甜菜堿混合，加入到混合料重量10-15倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述氯化鋅，在50-60°C下保溫攪拌20-30分鐘，得氯化鋅分散液； (4)將上述2-巰基苯并咪唑加入到改性富馬海松酸中，在46-50°C下超聲2-3分鐘，抽濾，將沉淀真空干燥，與乙二醇、三氧化二銻混合，通入氮氣，在150-160 °C下攪拌反應3-4小時，升高溫度為210-220°C，繼續保溫1.7-2小時，降溫出料，得改性聚酯多元醇； (5)將上述聚丙烯酸鈉加入到其重量80-100倍的去離子水中，滴加醋酸，調節pH為2-3，加入上述氯化鋅分散液，攪拌均勻，滴加3-5mol/l的氫氧化鈉，調節pH為10-11，在87-90°C下保溫反應3-5小時，離心分離，將沉淀水洗2-3次，60-65 V下真空干燥10_11小時，得水分散型氧化鋅； (6)將上述乙二醇乙醚、脂肪酸聚乙二醇酯混合，在50-60°C下預熱3-4分鐘，加入上述聚醚二元醇，100-200轉/分攪拌6-10分鐘，加入上述改性聚酯多元醇，在118-130°C下真空脫水2-3小時，冷卻至常溫，與甲苯二異氰酸酯混合，在76-80 °C下保溫反應100-120分鐘，加入2，2-二羥甲基丙酸，繼續保溫反應50-60分鐘，加入上述二甘醇，在57-60 V下保溫反應4-5小時，冷卻至室溫，加入上述三乙胺、N-羥甲基丙烯酰胺，攪拌均勻，得松香酸改性聚酯； (7)將上述松香酸改性聚酯加入到其重量4-6倍的去離子水中，加入上述水分散型氧化鋅與剩余各原料，超聲20-30分鐘，即得。
【文檔編號】C09D133/02GK106010213SQ201610550314
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月13日
【發明人】夏云, 夏建生
【申請人】蚌埠市正園電子科技有限公司