利用单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体合成的水性醇酸乳液的制作方法

文档序号:11245157阅读:718来源:国知局

技术领域
:本发明涉及水性醇酸乳液
技术领域
,具体涉及一种利用单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体合成的水性醇酸乳液。
背景技术
::醇酸树脂具有氧化自交联、涂层丰满、装饰性好、易施工的特点,并以植物油-可再生资源为原料,具有可持续发展和“绿色”特性,在涂料行业占有举足轻重的地位,用量很大。传统醇酸树脂涂料含有40%以上的烃溶剂,既污染环境又浪费资源。随着人们环保意识的提高以及各国限制voc法规的出台,开发环境友好型的水性醇酸树脂不但可以减少有机溶剂的使用,减轻环境污染,还能带来巨大的经济效益和社会效益。目前,水性醇酸树脂主要包括以下几种:(1)水分散型醇酸乳液。利用温度转相法或转相乳化点法,借助乳化剂将醇酸树脂乳化,制得水分散型醇酸树脂,但转相乳化剂用量大,使得涂膜耐水性、成膜性差;(2)水稀释性醇酸树脂。将多聚乙二醇亲水基团引入醇酸分子中,然后在助溶剂的帮助下分散于水溶液中形成水稀释性醇酸树脂,所得乳液粘度高,涂膜耐水性差且有机溶剂含量高。(3)水溶性的醇酸树脂。利用成盐法制备水性醇酸树脂,将过量羧基引入醇酸树脂的分子中,并用胺或氨水中和成盐以获得水溶性的醇酸树脂,所得乳液固含量低,储存稳定性差,涂膜硬度低,同时含有少量助溶剂。针对上述问题,本公司开发出一种利用单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体合成的水性醇酸乳液,该乳液酸值低,耐水和耐盐雾性能比成盐法制得的水性醇酸树脂好,且voc含量也低于成盐法制得的水性醇酸树脂。技术实现要素::本发明所要解决的技术问题在于提供一种酸值低、耐水和耐盐雾性能好且voc含量低的利用单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体合成的水性醇酸乳液。本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现:利用单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体合成的水性醇酸乳液,由如下质量百分比的原料制成:所述油酸选自亚油酸、桐油酸中的一种或亚油酸与豆油酸的混合物或桐油酸与豆油酸的混合物。所述水性醇酸乳液的制备方法为:将间苯二甲酸、油酸、三羟甲基丙烷和二甲苯溶剂的混合物升温至180-230℃酯化反应,酯化至酸值达到3-20,降温至100-130℃,真空脱二甲苯和脱水,使树脂中的质量含水量降低至0.1%以下,继续降温至40-80℃,再加入单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体,保温反应3-6h,反应结束后滴加去离子水,直至相反转得到稳定的水性醇酸乳液。所述单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体由如下质量百分比的原料制成:2,4-甲苯二异氰酸酯11-44%聚乙二醇单甲醚56-89%;其制备方法为:将2,4-甲苯二异氰酸酯和聚乙二醇单甲醚混合后升温至40-100℃反应3-10h,自然冷却至室温,即得单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体。所述聚乙二醇单甲醚的分子量在400-1500。本发明的有益效果是:(1)本发明以结构规整的单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体代替乳化剂,并利用单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体结构中所含的异氰酸酯基团与醇酸树脂结构中的羟基反应,以在醇酸树脂结构上引入乳化剂,从而制得水性醇酸乳液;(2)所得水性醇酸乳液的质量稳定性好,储存过程中不水解,4000r/min转速下离心30min后清液高度<1mm;并且酸值低,酸值为3-20;(3)相对于利用成盐法制备的水性醇酸树脂来说,本发明所制醇酸乳液的voc含量低,所形成涂膜的耐水性和耐盐雾性好于常规水性醇酸。具体实施方式:为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。实施例1(1)水性醇酸乳液由如下质量百分比的原料制成:将间苯二甲酸、亚油酸与豆油酸、三羟甲基丙烷和二甲苯溶剂的混合物升温至200℃酯化反应,酯化至酸值达到3-20,降温至110℃,真空脱二甲苯和水,使树脂中的质量含水量降低至0.1%以下,继续降温至80℃,再加入单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体,保温反应3h,反应结束后滴加去离子水,直至相反转得到稳定的水性醇酸乳液。(2)单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体由如下质量百分比的原料制成:2,4-甲苯二异氰酸酯20%聚乙二醇单甲醚80%将2,4-甲苯二异氰酸酯和聚乙二醇单甲醚混合后升温至80℃反应5h,自然冷却至室温,即得单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体。实施例2(1)水性醇酸乳液由如下质量百分比的原料制成:将间苯二甲酸、桐油酸与豆油酸、三羟甲基丙烷和二甲苯溶剂的混合物升温至190℃酯化反应,酯化至酸值达到3-20,降温至105℃,真空脱二甲苯和水,使树脂中的质量含水量降低至0.1%以下,继续降温至65℃,再加入单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体,保温反应4h,反应结束后滴加去离子水,直至相反转得到稳定的水性醇酸乳液。(2)单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体由如下质量百分比的原料制成:2,4-甲苯二异氰酸酯25%聚乙二醇单甲醚75%将2,4-甲苯二异氰酸酯和聚乙二醇单甲醚混合后升温至60℃反应8h,自然冷却至室温,即得单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体。实施例3(1)水性醇酸乳液由如下质量百分比的原料制成:将间苯二甲酸、亚油酸、三羟甲基丙烷和二甲苯溶剂的混合物升温至210℃酯化反应,酯化至酸值达到3-20,降温至100℃,真空脱二甲苯和水,使树脂中的质量含水量降低至0.1%以下,继续降温至70℃,再加入单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体,保温反应5h,反应结束后滴加去离子水,直至相反转得到稳定的水性醇酸乳液。(2)单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体由如下质量百分比的原料制成:2,4-甲苯二异氰酸酯15%聚乙二醇单甲醚85%将2,4-甲苯二异氰酸酯和聚乙二醇单甲醚混合后升温至70℃反应6h,自然冷却至室温,即得单异氰酸酯聚氧乙烯单甲醚单体。对照例1参照闫福安等.水溶性自干醇酸树脂的合成研究.涂料工业,2004年8月第34卷第8期。实施例4分别将实施例1、实施例2、实施例3、对照例1所制水性醇酸树脂乳液在4000r/min转速下离心30min,观察乳液是否分层,测定酸值和voc含量;并分别将实施例1、实施例2、实施例3、对照例1所制水性醇酸树脂乳液与市售胺固化剂h330制备清漆涂膜,养护一周后依照我国国标gb/t22374-2008、gb/t1771-2007测试涂膜的耐水性和耐盐雾性,结果如表1所示。表1乳液性质和涂膜耐水性、耐盐雾性试验结果组别清液高度酸值voc含量耐水时间/h耐盐雾时间/h实施例1<1mm3-2010-15360156实施例2<1mm3-2010-15480168实施例3<1mm3-2010-15288156对照例1>2mm50-6020-2519296以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12
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