[发明专利]一种水性环氧改性饱和聚酯树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于涂料领域，具体涉及一种水性环氧改性饱和聚酯树脂及其制备方法和应用；该制备方法包括如下步骤：(1)将多元醇、多元酸接触进行反应，直至反应体系中酸值小于10mgKOH/g时停止反应，得到端羟基饱和聚酯树脂；(2)将端羟基饱和聚酯树脂与环氧树脂接触进行反应，直至反应体系中的环氧值小于20mmol/kg时停止反应，得到环氧改性饱和聚酯树脂；(3)将环氧改性饱和聚酯树脂与多元酸酐接触进行反应，直至反应体系中的酸值为20～60mgKOH/g时停止反应，制得水性环氧改性饱和聚酯树脂。使用本发明改性聚酯树脂制备的氨基烤漆，漆膜丰满度高、光泽度高、附着力好，韧性好，具有良好的耐酸、碱性。

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种水性环氧改性饱和聚酯树脂及其制备方法和应用。

背景技术

水性涂料作为一种环保型涂料，正随着各国法规对VOC的限制和人们环保意识的增强越来越受到市场的重视，并获得了广泛的应用。水性聚酯涂料由于其具有光泽高、丰满度高、附着力强、柔韧性佳等特点，被广泛地应用于金属表面保护和木器表面修饰等领域。然而，由于水性聚酯树脂中含有的酯键较易水解，这影响了水性聚酯涂料的储存稳定性和漆膜的耐性，从而限制了水性聚酯的应用。虽然可以通过增加聚酯树脂的支化度、引入具有较大位阻结构的单体来解决上述问题，但是这种解决方法增加了树脂制备过程中的难度和风险，同时也提高了树脂的成本，不利于树脂的市场应用。除此之外，聚酯树脂在提高分子量的同时会导致树脂羟基含量的降低，较低的羟基含量在固化过程中不利于提高漆膜的交联度，从而降低了漆膜的耐性与强度。因此，制备具有较高分子量和较高羟基含量的树脂非常具有意义。

环氧树脂具有较多的羟基和醚键，其固化收缩低，耐腐蚀性好，稳定性佳，耐性好。将环氧树脂引入到聚酯树脂中将有效地改善聚酯树脂耐水性差的缺点，提升水性聚酯涂料的储存稳定性以及其漆膜耐性。公开号为CN105295641A和CN1970601A的中国专利申请中均提到使用环氧树脂改性聚酯树脂，提高最终所得改性树脂的耐水解性，但这种通过聚酯树脂端位羧基与环氧树脂开环聚合的改性方式，增加了最终所得改性树脂中易水解酯键的含量，对改性树脂耐水解性提高有限。

那么，如何在利用引入的环氧树脂来改善聚酯树脂的耐水解性能的同时，还能有效的提高树脂的羟基含量和分子量，得到综合性能更加优异的改性聚酯树脂，就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有聚酯树脂改性过程中存在的耐水解性提高有限、所制得的漆膜耐性和强度不高等一系列问题，提供一种水性环氧改性饱和聚酯树脂及其制备方法和应用；该方法可改善聚酯树脂的耐水解性能，还可同时有效地提高树脂的羟基含量和分子量。

为了实现上述目的，本发明提供一种水性环氧改性饱和聚酯树脂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(1)将多元醇、多元酸接触进行反应，直至反应体系中的酸值小于10mgKOH/g时停止反应，得到端羟基饱和聚酯树脂；

(2)将所述端羟基饱和聚酯树脂与环氧树脂接触进行反应，直至反应体系中的环氧值小于20mmol/kg时停止反应，得到环氧改性饱和聚酯树脂；

(3)将所述环氧改性饱和聚酯树脂与多元酸酐接触进行反应，直至反应体系中的酸值为20～60mgKOH/g时停止反应，制得所述的水性环氧改性饱和聚酯树脂。

根据本发明提供的制备方法，优选地，以反应原料中各组分的总重量为100％计：

所述多元醇的用量为20～45wt％，优选为20～35wt％；

步骤(1)所述多元酸与步骤(3)所述多元酸酐的用量之和为20～45wt％，优选为25～40wt％；本发明中，步骤(3)所述多元酸酐的用量根据反应体系中的酸值进行确定，反应体系中所述酸值达到预定值时，加入的多元酸酐的量就是其在步骤(3)中的用量；

所述环氧树脂的用量为15～35wt％，优选为15～25wt％。