一种水性有机硅改性醇酸树脂及其制备方法
【专利摘要】本发明属于化工【技术领域】，公开了一种水性有机硅改性醇酸树脂及其制备方法。所述水性有机硅改性醇酸树脂由以下按重量份计的组分组成：不饱和脂肪油40～60份、多元醇10～20份、多元酸15～35份、2,2-二羟甲基丙酸5～20份、有机硅单体20～35份、醇解催化剂0.010～0.040份、酯化催化剂0.020～0.080份、助溶剂10～25份、中和剂4～15份以及水50～90份。本发明所制备的醇酸树脂外观澄清透明，水溶性佳，性能较好，无毒无害，符合环保要求。
【专利说明】一种水性有机硅改性醇酸树脂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工【技术领域】，涉及一种醇酸树脂，特别涉及一种水性有机硅改性醇 酸树脂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 醇酸树脂是一种重要的化工产品，其单体来源丰富、价格低廉、品种多样、配方变 化多样，自开发以来，醇酸树脂在涂料工业一直占有重要地位。
[0003] 在传统方法上，醇酸树脂（预聚体）主要使用偏苯三酸酐作为水性化单体，但这种 工艺制备的预聚体黏度大，不利于后续改性步骤的实施。由于酯基的存在，醇酸树脂硬度 低、耐热性、耐候性较差。如何提高醇酸树脂涂料的性能，成为人们探讨和研究的重点。从 结构来看，醇酸树脂分子结构中具有羧基、羟基、酯基和双键等反应基团，可以通过化学方 法引入其他分子，对醇酸树脂进行改性，提高醇酸涂料的综合性能。
[0004] 有机硅树脂具有好的耐候性，耐热性和电绝缘性，采用有机硅对醇酸树脂改性，改 善了醇酸涂料性能的不足。专利申请（申请号为201210567066. X)公开了一种自干型有机 硅改性醇酸树脂及其制备方法，先把油酸、季戊四醇、95%甘油、苯甲酸、顺酐、有机硅中间 体、二甲苯依次加入反应釜，升温至220?230°C，保温2h后，测酸值为小于等于5mgK0H/ g时，将温至150°C，再依次加入苯酐、二甲苯，升温至200?210°C，保温lh，指标合格后出 料。此方法所制得的产品具有干燥快、硬度高等特点。但此产品为传统溶剂型产品，不符 合当今涂料行业水性化的发展趋势。广州珠江化工集团有限公司陈细容等（文献：有机硅 改性醇酸树脂的研制）研制了一种有机硅改性醇酸树脂。先将亚麻油、助剂1加入反应釜， 升温至210°C，加入季戊四醇后在升温至240°C，保温lh，容忍度合格后，加入苯酐，降温至 210°C，保温至酸值合格后，降温至KKTC加入助剂2和硅酮中间体，升温至150°C，升温至 150°C，保温4h后在升温至190°C至酸值合格，降温出料。四川轻化工学院基础部李可彬（文 献：有机硅改性醇酸树脂的合成工艺与涂料性能）对有机硅改性醇酸树脂的合成工艺进行 了研究。以羟基硅氧烷及豆桐油醇酸低聚物为原料，在160°C，钛酸四异丙脂作催化剂下， 反应3h，指标合格后，降温出料。实验证明，此产品的物理机械性能较未改性的醇酸树脂有 较大提升，尤其是耐水性、耐候性、耐热性。哈尔滨工程大学陈兴娟（文献：室温固化有机硅 改性醇酸瓷漆的研究）以氯硅烷为原料，在15_30°C下制备有机硅中间体；在220?240°C 下，以亚麻油、季戊四醇、甘油、邻苯二甲酸酐为原料制备终酸值为13mgK0H/g的醇酸树脂； 最后将有机硅中间体直接加到反应达终点的醇酸树脂反应釜中反应即可制得产品。有机硅 中间体的加入改善了醇酸树脂的耐候性、耐臭氧、耐紫外线等。
[0005] 尽管有机硅的加入改善了醇酸树脂的耐水性、耐热性等性能，但有机硅改性的醇 酸树脂贮藏性能低、易结块凝胶，使用大量的有机溶剂，反应的温度较高（有机硅进行改性 时）等等不足，如何克服这些不足进而改善材料的性能，成为人们研究的重点。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种水性有机硅改 性醇酸树脂。
[0007] 本发明的另一目的在于提供上述水性有机硅改性醇酸树脂的制备方法。
[0008] 本发明的目的通过以下述技术方案实现：
[0009] -种水性有机硅改性醇酸树脂，由以下按重量份计的组分组成：
[0010]
[0011]
【权利要求】
1. 一种水性有机硅改性醇酸树脂，其特征在于：由以下按重量份计的组分组成：
2. 根据权利要求1所述水性有机硅改性醇酸树脂，其特征在于：所述的不饱和脂肪油 为豆油、亚麻油、蓖麻油和桐油中的一种以上； 所述多元醇为甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷和季戊四醇中的一种以上； 所述多元酸为邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、纳迪克酸酐、四氢苯酐和马来 酸酐中的一种以上； 所述有机娃单体为甲基二甲氧基娃烧、甲基二乙氧基娃烧、苯基二乙氧基娃烧、-甲基 二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和六甲基二硅氧烷中的一种以上。
3. 根据权利要求1所述水性有机硅改性醇酸树脂，其特征在于：所述醇解催化剂为氢 氧化锂、氧化铅、氧化钙和氢氧化钙中的一种以上；所述酯化催化剂为酯化催化剂BC-98 ; 所述助溶剂为乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、聚乙二醇、 二乙二醇二甲基醚和正丁醇中的一种以上； 所述中和剂为N，N-二甲基乙醇胺、三乙胺、氨水、氢氧化四甲基铵和AMP-95中的一种 以上。
4. 根据权利要求1所述水性有机硅改性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：包括以下 步骤： a、 醇解：在氮气的保护条件下，向反应容器中依次加入不饱和脂肪油、多元醇及醇解催 化剂，混匀后，先升温至180°C，再以40?60°C /h的升温速率升温至220?250°C进行醇解 反应；当质量浓度为87%的乙醇的容忍度达到1 :3?1 :6时，开始降温； b、 酯化：当步骤a反应体系的温度降至160?200°C时，向反应体系中加入多元酸、 2, 2-二羟甲基丙酸、酯化催化剂以及回流溶剂二甲苯，同时安装分水器去除酯化反应生成 的水，保温；以10?30°C /h升温速率升温至220?260°C;当体系酸值为40?80mgK0H/g 时停止加热，开始降温； c、 有机硅改性：当步骤b反应体系降温至60?KKTC时，向反应体系中先后滴加有机 硅单体和去离子水，滴加完毕后，保温1?2h ; d、 后处理：向步骤C反应体系中加入助溶剂和中和剂，降温至室温，过滤，得到粘稠状 有机硅改性醇酸树脂； e、 分散：在搅拌的条件下，向粘稠状有机硅改性醇酸树脂中加入水，得到水性有机硅改 性醇酸树脂。
5. 根据权利要求4所述水性有机硅改性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：步骤a中 所述的乙醇容忍度通过以下方法测试：取lg醇解物，将质量浓度为87%乙醇滴入醇解物 中，至浑浊不消失为终点；根据lg醇解物与其能溶解的87%乙醇的体积确定乙醇容忍度； 所述体积单位为ml ; 步骤a中所述升温至180°C的升温速率为3°C /min。
6. 根据权利要求4所述水性有机硅改性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：步骤b中 所述回流溶剂二甲苯的用量为总投料量质量的5?10%，所述总投料量为不饱和脂肪油、 多元醇、多元酸以及2, 2-二羟甲基丙酸总含量； 步骤b中所述保温时间为lh。
7. 根据权利要求4所述水性有机硅改性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：步骤c中 所述的滴加速度为每分钟滴10?20滴；步骤c中所述去离子水的用量为有机硅单体烷氧 基完全水解所需理论水量。
8. 根据权利要求4所述水性有机硅改性醇酸树脂的制备方法，其特征在于：步骤e中 所述搅拌速度为2000?3000r/min，搅拌时间为25?30min。
【文档编号】C08G63/91GK104086761SQ201410247745
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】涂伟萍, 周达朗 申请人:华南理工大学