[发明专利]一种纳米二氧化钛改性醇酸树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种纳米二氧化钛改性醇酸树脂及其制备方法和应用。所述纳米二氧化钛改性醇酸树脂包括如下重量份数的原料组分：蓖麻油110～120份、多元醇40～50份、多元酸和/或酸酐80～90份、改性纳米二氧化钛5～15份；所述改性纳米二氧化钛的改性剂包括蓖麻油和醇类化合物的组合物。所述制备方法包括如下步骤：(1)将蓖麻油和多元醇进行醇解反应，得到前驱体；(2)将步骤(1)得到的前驱体、多元酸和改性纳米二氧化钛进行酯化反应，得到所述纳米二氧化钛改性醇酸树脂。本发明提供的纳米二氧化钛改性醇酸树脂具有较好的附着力、抗冲击性、硬度和储存稳定性，且生产成本较低，适于工业化生产。

技术领域

本发明属于醇酸树脂涂料技术领域，具体涉及一种纳米二氧化钛改性醇酸树脂及其制备方法和应用。

背景技术

醇酸树脂是一种广泛用于涂料行业的功能性高分子材料。醇酸树脂的合成配方种类多，经由醇酸树脂制成的涂料，其漆膜光亮，附着力好，且具有优异的柔韧性和丰满度，但醇酸树脂涂膜的干燥性能、硬度和耐水性较差，限制了醇酸树脂在一些领域的应用。因此需要对醇酸树脂进行改性，以进一步扩大醇酸树脂的应用范围。

随着纳米技术的发展，在有机材料中添加无机纳米颗粒以提高有机材料性能的研究越来越多。其中，TiO₂是一种白色无机颜料，具有无毒、不透明性、优异的白度和光亮度等优点，被认为是现今世界上性能最好的白色颜料之一，其纳米颗粒可提高涂层的耐磨性，且具有抗紫外、抗老化的作用，因此纳米TiO₂在涂料的改性中应用十分广泛。但是由于纳米二氧化钛表面能较高，自身容易团聚，将纳米二氧化钛均匀稳定的分散在涂料中成为一大难题。

纳米二氧化钛表面具有强亲水性，因此将纳米二氧化钛均匀分散在亲油性较好的醇酸树脂中首先需要对纳米二氧化钛表面进行改性，使其由亲水性变为亲油性。由于TiO₂中Ti-O键的极性较大，表面吸附的水因极化可以发生解离形成羟基，为TiO₂的表面改性提供了方便。目前二氧化钛纳米颗粒的改性分为无机改性和有机改性两种，有机改性方式有表面活性剂改性、偶联剂改性以及聚合物包覆改性等；无机改性方式有无机包覆改性、离子表面掺杂、气相表面处理和强酸修饰等。

例如CN104926999A公开了一种PIA/纳米二氧化钛改性醇酸树脂及其制备方法，所述PIA/纳米二氧化钛改性醇酸树脂的原料包括：丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基三乙氧基硅烷、纳米二氧化钛、环氧树脂、蓖麻油、三羟甲基丙烷、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、四氯邻苯二甲酸酐、PIA废料、偏苯三酸酐、三乙胺、乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、月桂酸、催化助剂、过氧化苯甲酰、二甲苯和水。该技术方案需要使用乙烯基三乙氧基硅烷对纳米二氧化钛进行改性，以提高二氧化钛在醇酸树脂中的相容性，但是其改性成本较高，不利于醇酸树脂的工业化生产。

CN107722805A公开了一种金属用水溶性醇酸树脂漆。所述水溶性醇酸树脂漆包括下述重量份的原料配合制成：脱水蓖麻油脂肪酸200～300份、防腐剂5～15份、分散剂1～10份、聚氧化乙烯双酚A 100～150份、乙二醇单丁醚40～60份、三羟甲基丙烷220～260份、间苯二甲酸300～320份、三乙胺1～10份、二氧化钛50～100份、三聚氰胺树脂100～160份和水10～80份，由于二氧化钛表面能较高，且具超亲水性，因此，该技术方案中使用的二氧化钛极易团聚并与水结合，导致金属用水溶性醇酸树脂漆的储存稳定性较差。

CN106381025A公开了一种防水耐老化醇酸树脂涂料。所述防水耐老化醇酸树脂涂料包括如下重量份数的原料组分：丙烯酸改性醇酸树脂25～45份、有机硅改性醇酸树脂10～20份、干性油醇酸树脂30～35份、脲醛树脂2～4份、三聚氰胺甲醛树脂3～5份、改性甲基纤维素8～16份、十二烷基苯磺酸钠1～2份、二甲基二氯硅烷1.5～2.5份、纳米二氧化钛3～6份、粉煤灰5～10份、重质碳酸钙8～12份、云母粉15～20份、苯乙酸月桂醇酯2～3份、乙烯乙二醇醚1～2份、润湿剂1～2份和水30～80份。该技术方案中，二氧化钛易发生团聚析出，分散性较差，因此制备得到的防水耐老化醇酸树脂涂料的储存稳定性较差。