本发明涉及自干水溶性醇酸树脂的制备方法，具体涉及利用脂肪酸甲酯合成自干水溶性醇酸树脂的方法。
背景技术：
：随着经济的快速发展，生态环境日益恶化，雾霾粉尘等导致空气质量变差，人们对环保问题越来越关注。为了加强环境保护，各国制定环境法规对挥发性有机化合物(VOC)的排放加以限制。目前传统的溶剂型涂料中约含有50％的有机溶剂，在涂料生产和施工过程中，大量的VOC被排放到大气中，直接危害着人类和其他生物的健康，因而工业发达国家开始大量开发高固体分树脂和水溶性醇酸树脂，而现有的水溶性醇酸树脂与普通溶剂型醇酸涂料对比存在制作成本高、干性差和硬度低的不足，影响了工业化生产和市场化。技术实现要素：本发明的目的是提供一种利用脂肪酸甲酯合成自干水溶性醇酸树脂的方法，解决现有水溶性醇酸树脂制作成本高、干性差和硬度低的缺陷。为实现以上目的，本发明脂肪酸甲酯合成自干水溶性醇酸树脂的方法利用废弃油脂生产的脂肪酸甲酯为原料合成自干水溶性醇酸树脂，原辅料按质量百分比脂肪酸甲酯21～36％、亚油酸4～6％、季戊四醇7～9％、乙二醇5～7％、对苯二甲酸15～17％、苯甲酸2～4％、偏苯三酸酐7～9％、有机锡0.7～1.4‰、熟石灰0.12～0.2‰、三乙胺3～5％、丙二醇丁醚20～22％的配比准备；合成操作步骤如下：(1)往反应釜中加入脂肪酸甲酯，预热到120～160℃后加入熟石灰并继续加热；(2)升温到180～200℃时加入季戊四醇，继续升温；(3)当温度达到230～240℃后保温1～2小时，待无甲醇蒸出后加入亚油酸、对苯二甲酸、乙二醇、苯甲酸和有机锡，再于220～240℃温度下保温；(4)待反应到酸价小于6时开始降温，当温度降至180℃时再加入偏苯三酸酐，于168～174℃温度下保温至酸价为36～42、粘度为格式(7：3)20～30s/25℃后继续降温；(5)当温度降至100℃以下后先后加入三乙胺和丙二醇丁醚，过滤备用，滤液即为自干水溶性醇酸树脂。本发明具有以下主要技术特点：1、工艺上采用高聚法，能有效地提高水性醇酸树脂的干性。2、原料选择上有以下特点：主成膜物：利用废弃油脂生产的脂肪酸甲酯为原料成本低；多元醇：采用刚性结构的季戊四醇、乙二醇；三羟甲基丙烷和新戊二醇，但成本高，不选用；多元酸：对苯二甲酸抗水解好，成本低，比苯酐有更好的抗紫外线性能；间苯二甲酸价格比对苯二甲酸高一倍，不选用；水性化原料：偏苯三酸酐(TMA)、二羟甲基丙酸(DMPA)、间苯二甲酸-5-磺酸钠(5-SSIPA)，后两种不仅成本高，而且合成树脂工艺复杂，自干水溶性醇酸树脂涂料性能差，只适合生产氨基烤漆用水溶性醇酸树脂，在此不选用；偏苯三酸酐不仅提供树脂的水溶性，还有效提高漆膜硬度。水溶性醇酸树脂分子结构上采用线性分子结构设计，避免使用K值和醇超量R，使树脂结构规整，抗干返粘的羟值控制在18-30mg/g，其次偏苯三酸酐不是在树脂的端基上预留二个羧基，而是在分子结构上，只提供一个羧基，这样最终成膜性能才能最佳。水溶性醇酸树脂分子结构为：R代表脂肪酸；+代表季戊四醇；-代表乙二醇；□代表对苯二甲酸；代表偏苯三酸酐；Δ代表苯甲酸。其-COOH提供与胺或氨中和达到水溶的目的。本发明脂肪酸甲酯合成自干水溶性醇酸树脂的方法制备的自干水溶性醇酸树脂与溶剂型醇酸树脂技术指标对比见表1。表1水溶性醇酸树脂与溶剂型醇酸树脂技术指标对比表1可以看出：A、酸价不同，水溶性醇酸树脂达到水溶的关键条件是水溶，此TMA系是以酸价来决定水溶性的。过高时水溶性好但耐水差；过低时呈乳状或不溶于水，不易洗刷和清洗。B、固体分含量％确定有机挥发物溶剂的含量，证明水溶性比溶剂型少一倍。C、干性：表干(实干)都比溶剂型快很多。D、硬度：比溶剂型也高得多。综上所述，水溶性醇酸树脂的性能比溶剂型醇酸树脂的好。以铁红水溶性醇酸防锈漆为例，利用本发明制备的自干水溶性醇酸树脂配制自干水溶性醇酸涂料的配料组成和操作过程如下：配料组成：水溶性醇酸树脂25％、氧化铁红12％、沉淀碳酸钡10％、800目重钙约25％、分散剂0.2％、防沉剂0.5％、催干剂0.45％、水(去离子)22～25％、助溶剂6％、助干剂0.05％、氨水调PH＝7.5～9。配制过程：预行加入水溶性醇酸树脂和水搅拌均匀用氨水调PH＝8～9，完全透明后加入氧化铁红，硫酸钡、重钙、分散剂、防沉剂、助干剂，进机分散到细度≤30μm时加入催干剂(普通油性复合干料)，最后测PH值达到要求后包装。自干水溶性醇酸涂料与溶剂型涂料技术指标对比见表2。表2自干水溶性醇酸涂料与溶剂型涂料技术指标对比表2可以看出：A、干性方面：水溶性醇酸树脂的比溶剂型醇酸树脂的干燥速度快很多，这是客户最愿意接受的产品。B、硬度方面：水溶性醇酸树脂比溶剂型醇酸树脂高得多，相当于聚氨酯或氨基烤漆的硬度，市场最愿意接受。C、光泽方面：其漆膜比溶剂型稍高，接近调和漆光泽。D、VOC(有机挥发物)比溶剂型低近3倍，在使用过程中还可加入漆量的20～40％水，相对VOC更低，更环保。E、其它：耐水性同溶剂型、抗闪锈同溶剂型，比乳液防锈有更好地保护性，加水量更多。综上所述：水溶性比溶剂型醇酸树脂的防锈漆具有明显的干性快、光泽高、硬度大、有机挥发物低的特点，比溶剂型有更好的性能。通过质量对比，本发明自干水溶性醇酸涂料比溶剂型涂料具有更好的性能，所以完全可以替代溶剂型，并且成本相当或偏低，具有更好的市场前景，以及经济效益和社会效益。本发明脂肪酸甲酯合成自干水溶性醇酸树脂的方法制备的自干水溶性醇酸树脂及其涂料，具有成本低、干性快、硬度大、光泽大、抗闪锈，耐水等特点，大大减少了挥发性有机化合物排放(VOC≤14％)，做到真正意义上的溶剂型醇酸树脂转化成水溶性涂料。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明脂肪酸甲酯合成自干水溶性醇酸树脂的方法作进一步详细说明。实施例1本发明脂肪酸甲酯合成自干水溶性醇酸树脂的方法利用废弃油脂生产的脂肪酸甲酯为原料合成自干水溶性醇酸树脂，原辅料按质量百分比脂肪酸甲酯30％、亚油酸4％、季戊四醇8％、乙二醇6％、对苯二甲酸16.4％、苯甲酸3％、偏苯三酸酐8％、有机锡0.8‰、熟石灰0.15‰、三乙胺4％、丙二醇丁醚20.505％的配比准备；合成操作步骤如下：(1)往反应釜中加入脂肪酸甲酯，预热到120～160℃后加入熟石灰并继续加热；(2)升温到180～200℃时加入季戊四醇，继续升温；(3)当温度达到230～240℃后保温1～2小时，待无甲醇蒸出后加入亚油酸、对苯二甲酸、乙二醇、苯甲酸和有机锡，再于220～240℃温度下保温；(4)待反应到酸价小于6时开始降温，当温度降至180℃时再加入偏苯三酸酐，于168～174℃温度下保温至酸价为36～42、粘度为格式(7：3)20～30s/25℃后继续降温；(5)当温度降至100℃以下后先后加入三乙胺和丙二醇丁醚，过滤备用，滤液即为自干水溶性醇酸树脂。实施例2本发明脂肪酸甲酯合成自干水溶性醇酸树脂的方法利用废弃油脂生产的脂肪酸甲酯为原料合成自干水溶性醇酸树脂，原辅料按质量百分比脂肪酸甲酯21％、亚油酸6％、季戊四醇9％、乙二醇7％、对苯二甲酸17％、苯甲酸4％、偏苯三酸酐9％、有机锡1.4‰、熟石灰0.2‰、三乙胺5％、丙二醇丁醚21.84％的配比准备；合成操作步骤同实施例1。实施例3本发明脂肪酸甲酯合成自干水溶性醇酸树脂的方法利用废弃油脂生产的脂肪酸甲酯为原料合成自干水溶性醇酸树脂，原辅料按质量百分比脂肪酸甲酯36％、亚油酸4％、季戊四醇7％、乙二醇5％、对苯二甲酸15％、苯甲酸2％、偏苯三酸酐7％、有机锡0.7‰、熟石灰0.12‰、三乙胺3％、丙二醇丁醚20.918％的配比准备；合成操作步骤同实施例1。以上三个实施例采用同样操作步骤制备自干水溶性醇酸树脂，用同样铁红防锈漆配方制备涂料，按国家标准制检验，检测结果对比如表3。表3各实施例的自干水溶性醇酸铁红防锈漆技术指标对比表性能指标实施例1实施例2实施例3表干，h≤0.51≤0.5实干，h≤58≤524h硬度2HHB～H2H光泽，％60～8070～8550～60耐水性≥96≥96≤48PH值8～98～98～9从表3的测试结果可以看出，实施例2的产品干性变慢，硬度差，光泽变高；实施例3的产品光泽下降，耐水性变差；实施例1制得的涂料综合性能最佳，实施例1为最佳实施例。当前第1页1 2 3