[发明专利]一种环氧改性的水性醇酸树脂和水性醇酸氨基烤漆及制备方法

说明书

技术领域

本发明所属于精细化工中的涂料领域，涉及到环氧树脂改性水性醇酸树脂的制备，以及与氨基树脂复配，涉及到一种环氧改性水性醇酸氨基烤漆及其制备方法。

背景技术

醇酸树脂是指在聚酯中引入脂肪酸侧链，即用脂肪酸改性的一种聚酯。水性醇酸树脂因使用可再生的植物油或脂肪酸为主要原料，并以水为溶剂，VOC含量低，不仅顺应了时代对环境保护的要求，而且降低了因使用有机溶剂对石油的消耗；其次，水性醇酸树脂分子结构中碳氢含量高、分子极性低、可调整性强，在工业涂装中得到广泛应用，不仅可用作金属、木材和塑料表面的底漆、面漆和单层涂料，还可用于船舶、仪表、办公设备、金属建筑材料等的耐腐蚀涂装与保护。

但是，水性醇酸树脂涂料本身存在着许多性能上的缺陷，如漆膜干燥缓慢，硬度低，耐腐蚀性，户外耐候性不佳，而且因含大量酯键，耐水解性差等。环氧树脂具有优良的耐碱性，耐化学品性，耐磨性，硬度高，附着力好，能在相对苛刻的腐蚀环境中对金属起到防腐作用。因此，用环氧树脂改性水性醇酸树脂在维持醇酸树脂原有优良性能的基础上，可以把环氧树脂的优良性能引入到醇酸树脂中，在一定程度上可以提高醇酸树脂的耐热、耐水及耐腐蚀性，同时提高硬度以及在基材上的附着力，从而进一步扩大了醇酸树脂的应用范围。

西北永新化工股份有限公司任志慧等人发表了一篇关于《水性环氧改性醇酸树脂及其涂料》的研究，其采用亚油酸或豆油酸、环氧树脂、苯甲酸、季戊四醇、苯酐、三羟甲基丙烷为主要原料，二甲苯作回流溶剂，一起加入带有搅拌浆、冷凝管、油水分离器、温度计，并通有保护气的四口圆底烧瓶中，升温至180～200℃保温酯化至酸值为30～60mg KOH·g^-1，降温，加一定量的助溶剂和三乙胺，最后加去离子水稀释得到固含量为50％的水性环氧改性醇酸树脂。这种工艺一定程度上提高了树脂的干性，但硬度差的根本问题没有得到解决，限制了环氧改性醇酸树脂的应用。

湖南湘江涂料集团公司刘迎新、张合良等在2003年02期的《涂料工艺》中发表了关于《环氧改性醇酸树脂底漆》一文，其是先将环氧树脂和脂肪酸反应生成环氧酯，然后加入多元醇和多元酸反应，合成环氧改性醇酸树脂。其原理是利用环氧酯分子上剩余的羟基改性聚酯树脂，该方法合成的环氧改性醇酸树脂，仍然存在着底漆附着力不够，硬度差等问题。

发明内容

针对前人研究不足的基础上，本发明提供了一种环氧改性水性醇酸氨基烤漆及其制备方法，解决了水性醇酸传统的硬度低、附着力差、耐水性差、户外耐候性不佳等问题。同时，本合成工艺简单可行，成本低廉，可适用于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

一种环氧改性的水性醇酸树脂的制备方法，包括以下步骤：

(a)环氧改性醇解产物合成：将植物油、双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂和多元醇混合，升温至120℃，加入LiOH催化剂，然后缓慢升温到230～240℃保温反应1h，得到醇解产物单甘油酯；

(b)酯化：将上述醇解产物降温至140～160℃，加入多元酸，搅拌，二甲苯作回流溶剂，同时加入酯化催化剂，继续加热至220～230℃后保温反应，直到酸值低于10mg KOH·g^-1时，停止加热，得到酯化产物；

(c)水性化：将酯化产物抽真空除去二甲苯,抽完通入N₂，降温至150～170℃,加入偏苯三酸酐，升温至160～170℃，保温反应至酸值为40～60mg KOH·g^-1时停止反应；

(d)中和分散：将产物降温至100℃，加入助溶剂进行稀释，待体系温度降到60℃时，加入中和剂中和10～15min，然后加水高速分散20～30min，即得到环氧改性的水性醇酸树脂。

所述植物油为亚麻油、豆油、桐油、蓖麻油中的一种；双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂为E-12、E-20、E-44、E-51中的一种；多元醇为甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇中的一种；多元酸为苯甲酸、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、偏苯三酸酐中的一种；所述酯化催化剂为有机锡类催化剂。

原料中各组分的质量份如下：

所述步骤(d)中助溶剂为正丁醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚中的一种或多种，其用量占最终树脂质量的5％～10％；中和剂为氨水、三乙胺、二甲基乙醇胺或三乙醇胺中的一种，其用量按中和度为75％～100％；去离子水的用量按最终树脂固含的50％计算；所述高速分散的剪切速率为5000～7000r/min。