一种pia废料改性醇酸树脂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及醇酸树脂技术领域，尤其涉及一种PIA废料改性醇酸树脂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]醇酸树脂是涂料行业中应用最广的一种合成树脂，其具有价格低廉、施工简单、原料来源易得、酸值低、能很好溶解多种有机溶剂，对颜料和填料等具有很好的润湿和分散性，且其固化成膜后富有光泽和韧性，附着力强，并且具有良好的耐磨性、耐候性和绝缘性等，目前已应用在了很多领域。
[0003]间苯二甲酸(1，3_苯二甲酸，英文缩写IPA，高纯度产品称为PIA)是一种白色晶状固体，具有较强的耐热性、耐水性和耐化学性，易爆燃，能升华，主要用于生产不饱和聚酯树脂(UPR)、醇酸树脂和共聚改性聚酯。在生产PIA产品的同时产生了大量的PIA废渣，PIA废渣成分复杂，含有对苯二甲酸、间苯二甲酸、苯甲酸、对甲基苯甲酸、邻苯二甲酸、苯三甲酸及其它缩合物等物质，可用来制备醇酸树脂，但是目前利用的并不多。
[0004]随着人们环保意识的增强，近几年水溶性醇酸树脂发展迅速，其已广泛应用于汽车涂饰、木器家具和工业防护等领域。虽然水性醇酸树脂具有许多优异的性质，但是其也有缺点，其分子结构中含有较多的酯基，导致生产出来的涂膜硬度不是很理想，且耐候性、耐腐蚀性和耐水性欠佳，为了克服醇酸树脂的缺点，扩展其应用范围，需要对其进行改性。
【发明内容】
[0005]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种PIA废料改性醇酸树脂及其制备方法，得到的PIA废料改性醇酸树脂具有强的附着力，硬度高，耐水性和耐腐蚀性好，并利用了 PIA废料节约了成本。
[0006]本发明提出的一种PIA废料改性醇酸树脂，其原料按重量份包括以下组分:丙烯酸10-20份、甲基丙烯酸7-15份、甲基丙烯酸甲酯20-45份、苯乙烯3_10份、蓖麻油35-40份、三羟甲基丙烷20-25份、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇2_5份、1，4_环己烷二甲酸15-25份、PIA废料6-8份、偏苯三酸酐6-10份、三乙胺1-5份、乙二醇单丁醚3_10份、丙二醇单丁醚10-35份、月桂酸2-8份、催化助剂0.01-0.05份、过氧化苯甲酰1_2份、水20-50份。
[0007]优选地，其原料中，丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯的重量比为12-18:8-12:22-40:5_10。
[0008]优选地，其原料中，蓖麻油、三羟甲基丙烷、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇、1，4_环己烷二甲酸、PIA 废料的重量比为 37-39:21-25:3-4.5: 17-22:7_8。
[0009]优选地，其原料按重量份包括以下组分:丙烯酸14-16份、甲基丙烯酸9-11份、甲基丙烯酸甲酯28-32份、苯乙烯7-8.5份、蓖麻油38-39份、三羟甲基丙烷22-24.3份、2，2，4-三甲基-1, 3-戊二醇3.7-4.2份、I，4-环己烷二甲酸18-21份、PIA废料7.2-7.8份、偏苯三酸酐8-8.7份、三乙胺2.9-3.6份、乙二醇单丁醚7-8.2份、丙二醇单丁醚18-23份、月桂酸3.8-5份、催化助剂0.036-0.042份、过氧化苯甲酰1.2-1.7份、水32-39份。
[0010]优选地，其原料按重量份包括以下组分:丙烯酸14.6份、甲基丙烯酸10份、甲基丙烯酸甲酯30份、苯乙烯7.6份、蓖麻油38.3份、三羟甲基丙烷22.4份、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇4份、I，4-环己烷二甲酸18.6份、PIA废料7.3份、偏苯三酸酐8.2份、三乙胺3.2份、乙二醇单丁醚7.5份、丙二醇单丁醚20份、月桂酸4.3份、催化助剂0.039份、过氧化苯甲酰1.5份、水36份。
[0011]本发明还提出了一种所述PIA废料改性醇酸树脂的制备方法，包括以下步骤:
[0012]S1、在氮气的保护下，将蓖麻油、三羟甲基丙烷、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇混合均匀，在搅拌状态下升温至145-155°C，保温10-25min，然后升温至185-195°C，反应1-1.5h，获得醇解产物；
[0013]S2、在醇解产物中加入1，4_环己烷二甲酸、PIA废料、月桂酸和催化助剂混合均匀，通入氮气后升温至220-235°C，反应1.5-2.5h，获得酯化产物；
[0014]S3、在氮气的保护下，将酯化产物降温至135-145?，加入偏苯三酸酐，然后升温至175-180°C进行反应，反应至体系酸值为56-70mgK0H/g，停止通氮气，然后加入乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚和水得到醇酸树脂；
[0015]S4、在氮气的保护下，将醇酸树脂升温至130-135?，然后加入甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、过氧化苯甲酰的混合物，回流反应2-3h，降温至95-100°C反应3-4h，然后加入三乙胺，搅拌反应0.6-lh得到PIA废料改性醇酸树脂。
[0016]优选地，在SI中，升温至185-195°C的过程中，平均升温速率为1_2°C /min。
[0017]优选地，在S2中，升温至220-235°C的过程中，平均升温速率为1_3°C /min。
[0018]优选地，在S4中，加入甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、过氧化苯甲酰的混合物的过程中，滴加时间为4.5-5h。
[0019]优选地，其特征在于，包括以下步骤:
[0020]S1、在氮气的保护下，将蓖麻油、三羟甲基丙烷、2，2，4-三甲基-1，3_戊二醇混合均匀，在搅拌状态下升温至150°C，保温15min，然后以1.5°C /min的平均升温速率升温至188°C，反应1.3h，获得醇解产物；
[0021]S2、在醇解产物中加入1，4_环己烷二甲酸、PIA废料、月桂酸和催化助剂混合均匀，通入氮气，然后以2°C /min的平均升温速率升温至230°C，反应2.2h，获得酯化产物；
[0022]S3、在氮气的保护下，将酯化产物降温至140°C，加入偏苯三酸酐，然后升温至178°C进行反应，反应至体系酸值为58mgKOH/g，停止通氮气，然后加入乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚和水得到醇酸树脂；
[0023]S4、在氮气的保护下，将醇酸树脂升温至130°C，然后加入甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、过氧化苯甲酰的混合物，其中，加入甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、过氧化苯甲酰的混合物的过程中，滴加时间为5.2h,回流反应2.6h，降温至98°C反应3.5h，然后加入三乙胺，搅拌反应0.8h得到PIA废料改性醇酸树脂。
[0024]本发明中PIA废料改性醇酸树脂的原料中选择了三羟甲基丙烷和2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇配合作为醇酸树脂的多元醇，并调节了两者的比例，平衡了醇酸树脂的官能度，同时改善了树脂的耐水解性，选择了 1，4_环己烷二甲酸和PIA废料配合作为多元酸，并调节了两者的比例，使其与体系的相容性好，节约了成本，并引入了月桂酸，提高了醇酸树脂的干燥速度、硬度和耐水性；加入了偏苯三酸酐，得到了水性醇酸树脂，并用乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚配合作为助溶剂，通过控制两者的比例，使其挥发速度适中，改善了醇酸树脂的粘度和储存稳定性，同时降低了毒性；并用丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯对醇酸树脂进行了改性，使得到的醇酸树脂结合了丙烯酸和醇酸树脂的优点，提高了醇酸树脂的硬度、保光保色性、耐腐蚀性和耐候性；本发明PIA废料改性醇酸树脂的制备方法中，根据各原料的性能，选择了合适的制备工艺，在制备过程中，未加入二甲苯，保证了生产过程的稳定性并赋予产品低毒性和良好的水溶性，控制了反应的时间和温度，使反应形成均匀体系，避免了反应物的挥发，保证了反应顺利进行的过程中，减少了副反应，避免了凝胶现象的出现；加入1，4_环己烷二甲酸、PIA废料、月桂酸和催化助剂的过程中，控制了升温的速率，防止了剧烈反应引起的温度波动，保持了温度的恒定；降温后加入偏苯三酸酐，防止了凝胶现象的发生。
[0025]本发明中，通过选择合适的原料，调节各原料的含量，并优化制备工艺，使各物质的优势协同促进，得到的PIA废料改性醇酸树脂具有强的附着力，硬度高，耐水性和耐腐蚀性好。
[0026]对本发明得到的PIA废料改性醇酸树脂进行性能检测，检测结果如下所示:硬度为1-2H，附着力为2级，3d耐水性无明显变化，3d耐盐水性无明显变化，500C，7d稳定，粘度(涂-4杯)235-287，表干时间为55_80min，实干时间为5_8.5h ；由以上数据可知，所述PIA废料改性醇酸树脂综合性能好。
【具体实施方式】
[0027]在具体实施例中，本发明提出的一种PIA废料改性醇酸树脂，其原料中，丙烯酸的重量份可以为10、12、13、15、16、18、19、