[发明专利]一种环氧酯改性的水性醇酸树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面防腐领域，具体是一种环氧酯改性的水性醇酸树脂及其制备方法。

背景技术

醇酸树脂具有优异的耐久性、光泽、柔韧性、硬度、极好的涂刷性，广泛应用于车辆、铁道、船舶工业、建筑等领域。但目前常使用的为溶剂型醇酸树脂，大量溶剂的快速挥发是树脂涂膜快速干燥的途径之一，因而对环境造成了巨大的污染。随着世界各国环保法规日趋严格，涂料生产厂家对涂料的挥发性有机化合物(VOC)含量尤其重视，因而水溶性醇酸树脂涂料逐渐成为研究热点。

醇酸树脂的水性化主要有成盐法、非离子基团法、两性离子中间体法，其中比较常用的是成盐法。成盐法是将聚合物中的羧基或氨基分别用适当的碱或酸中和，使聚合物溶于水。最常见的是含羧基的聚合物，酸值一般在40～100mgKOH/g之间，用有机胺或氨水将其中和成盐以获得水溶性。其中给聚合物引入羧基的方法主要有3种：1)利用树脂分子中的不饱和双键，添加顺酐或丙烯酸类的单体接枝引入羧基；2)将二羟甲基丙酸作为二元醇参与树脂的酯化反应，而羧基由于位阻的因素不易反应而给树脂引入多余的羧基；3)加偏苯三酸酐，作为二元酸参与树脂的酯化反应，而引入多余的羧基。

水性醇酸树脂由于以水作溶剂，干后容易发粘，树脂实干慢，易黄变，且涂膜的耐盐雾性、耐化学品性不佳。环氧树脂大分子链上含有环氧基、羟基和醚键等基团，因此具有优良的机械性能和理化性能。当前，有研究用环氧树脂对醇酸树脂进行改性制备得一种环氧改性的醇酸树脂，但是得到的树脂在干燥性、稳定性、耐黄变性等方面仍有不足。环氧酯是环氧树脂经过改性后的产物，它可以通过在环氧树脂上引入特殊的基团来改进醇酸树脂在干燥性、稳定性、耐化学品性等方面的问题。同时，亲水性单体的选择也会直接影响到涂膜的性能，现在较为普遍的偏苯三酸酐作为亲水单体引入到醇酸树脂中时，树脂的颜色容易加深，且粘度变大，反应至特定酸值时极易凝胶，因而寻求一种优异的环氧酯及亲水单体显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种环氧酯改性的水性醇酸树脂及其制备方法。本发明产物具有良好水溶性、稳定性、耐黄变性、优异的耐化学品性和物理机械性能等优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种环氧酯改性水性醇酸树脂，是先合成一种油溶性的基础醇酸树脂，在醇酸树脂的基础上添加环氧酯进行酯化反应，最后引入含磺酸盐基的亲水性单体，中和分散后得到本发明的目标产物。

本发明一种环氧酯改性水性醇酸树脂的合成方法的主要技术方案是：

一种环氧酯改性水性醇酸树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)基础醇酸树脂的制备

以质量份数计，将有机一元脂肪酸40～75份、有机二元酸10～50份、有机多元醇15～45份、有机锡类催化剂BC-980.2～0.4份、二甲苯5～10份混合，升温至180℃，进行回流反应1h后，再以10℃/h的速度升温至230℃，保温反应0.5～1h，直至酸值降至30～35mgKOH/g；

(2)环氧酯的合成

将有机一元脂肪酸10～35份、环氧树脂10～40份、三苯基磷0.2～0.6份搅拌混合，升温至180℃，保温反应1～1.5h，直至酸值小于5mgKOH/g，停止搅拌；同时加入与环氧树脂摩尔比为1∶1的顺丁烯二酸酐和过氧化苯甲酰0.8～2份，在180℃时进行缩聚反应2～3小时；

(3)环氧酯改性醇酸树脂的合成

将质量比为0.2∶1～0.5∶1的环氧酯与基础醇酸树脂、有机锡类催化剂1～3份、二甲苯5～15份搅拌混合，在180℃回流反应1～2h，直至测得的酸值低于7mgKOH/g时即可；

(4)改性醇酸树脂的水性化

步骤(3)中反应结束后，降温至110℃，加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸9～20份和过氧化苯甲酰3～5份，保温反应3h后，加入助溶剂30-60份，再降温至60℃，加入中和剂10～30份，调整pH值为7.5～8.5，加水100～300份分散，即可得到所需环氧酯改性的水性醇酸树脂。

所述有机一元脂肪酸为亚麻酸、亚油酸、蓖麻酸、椰子油酸、正壬酸、桐油酸、豆油酸、共轭亚油酸、妥尔油酸、松香酸和菜籽油酸中的任意一种或以上。

所述有机二元酸为邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、癸二酸、壬二酸、己二酸和丁二酸中的任意一种或以上。

所述有机多元醇为三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘油、乙二醇、三羟甲基乙烷和二羟甲基丙酸中的任意一种或以上。