一種水性有機(jī)硅改性醇酸樹脂及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于化工【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種水性有機(jī)硅改性醇酸樹脂及其制備方法。所述水性有機(jī)硅改性醇酸樹脂由以下按重量份計(jì)的組分組成：不飽和脂肪油40～60份、多元醇10～20份、多元酸15～35份、2,2-二羥甲基丙酸5～20份、有機(jī)硅單體20～35份、醇解催化劑0.010～0.040份、酯化催化劑0.020～0.080份、助溶劑10～25份、中和劑4～15份以及水50～90份。本發(fā)明所制備的醇酸樹脂外觀澄清透明，水溶性佳，性能較好，無毒無害，符合環(huán)保要求。
【專利說明】一種水性有機(jī)硅改性醇酸樹脂及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種醇酸樹脂，特別涉及一種水性有機(jī)硅改性醇 酸樹脂及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 醇酸樹脂是一種重要的化工產(chǎn)品，其單體來源豐富、價(jià)格低廉、品種多樣、配方變 化多樣，自開發(fā)以來，醇酸樹脂在涂料工業(yè)一直占有重要地位。
[0003] 在傳統(tǒng)方法上，醇酸樹脂（預(yù)聚體）主要使用偏苯三酸酐作為水性化單體，但這種 工藝制備的預(yù)聚體黏度大，不利于后續(xù)改性步驟的實(shí)施。由于酯基的存在，醇酸樹脂硬度 低、耐熱性、耐候性較差。如何提高醇酸樹脂涂料的性能，成為人們探討和研究的重點(diǎn)。從 結(jié)構(gòu)來看，醇酸樹脂分子結(jié)構(gòu)中具有羧基、羥基、酯基和雙鍵等反應(yīng)基團(tuán)，可以通過化學(xué)方 法引入其他分子，對(duì)醇酸樹脂進(jìn)行改性，提高醇酸涂料的綜合性能。
[0004] 有機(jī)硅樹脂具有好的耐候性，耐熱性和電絕緣性，采用有機(jī)硅對(duì)醇酸樹脂改性，改 善了醇酸涂料性能的不足。專利申請(qǐng)（申請(qǐng)?zhí)枮?01210567066. X)公開了一種自干型有機(jī) 硅改性醇酸樹脂及其制備方法，先把油酸、季戊四醇、95%甘油、苯甲酸、順酐、有機(jī)硅中間 體、二甲苯依次加入反應(yīng)釜，升溫至220?230°C，保溫2h后，測(cè)酸值為小于等于5mgK0H/ g時(shí)，將溫至150°C，再依次加入苯酐、二甲苯，升溫至200?210°C，保溫lh，指標(biāo)合格后出 料。此方法所制得的產(chǎn)品具有干燥快、硬度高等特點(diǎn)。但此產(chǎn)品為傳統(tǒng)溶劑型產(chǎn)品，不符 合當(dāng)今涂料行業(yè)水性化的發(fā)展趨勢(shì)。廣州珠江化工集團(tuán)有限公司陳細(xì)容等（文獻(xiàn)：有機(jī)硅 改性醇酸樹脂的研制）研制了一種有機(jī)硅改性醇酸樹脂。先將亞麻油、助劑1加入反應(yīng)釜， 升溫至210°C，加入季戊四醇后在升溫至240°C，保溫lh，容忍度合格后，加入苯酐，降溫至 210°C，保溫至酸值合格后，降溫至KKTC加入助劑2和硅酮中間體，升溫至150°C，升溫至 150°C，保溫4h后在升溫至190°C至酸值合格，降溫出料。四川輕化工學(xué)院基礎(chǔ)部李可彬（文 獻(xiàn)：有機(jī)硅改性醇酸樹脂的合成工藝與涂料性能）對(duì)有機(jī)硅改性醇酸樹脂的合成工藝進(jìn)行 了研究。以羥基硅氧烷及豆桐油醇酸低聚物為原料，在160°C，鈦酸四異丙脂作催化劑下， 反應(yīng)3h，指標(biāo)合格后，降溫出料。實(shí)驗(yàn)證明，此產(chǎn)品的物理機(jī)械性能較未改性的醇酸樹脂有 較大提升，尤其是耐水性、耐候性、耐熱性。哈爾濱工程大學(xué)陳興娟（文獻(xiàn)：室溫固化有機(jī)硅 改性醇酸瓷漆的研究）以氯硅烷為原料，在15_30°C下制備有機(jī)硅中間體；在220?240°C 下，以亞麻油、季戊四醇、甘油、鄰苯二甲酸酐為原料制備終酸值為13mgK0H/g的醇酸樹脂； 最后將有機(jī)硅中間體直接加到反應(yīng)達(dá)終點(diǎn)的醇酸樹脂反應(yīng)釜中反應(yīng)即可制得產(chǎn)品。有機(jī)硅 中間體的加入改善了醇酸樹脂的耐候性、耐臭氧、耐紫外線等。
[0005] 盡管有機(jī)硅的加入改善了醇酸樹脂的耐水性、耐熱性等性能，但有機(jī)硅改性的醇 酸樹脂貯藏性能低、易結(jié)塊凝膠，使用大量的有機(jī)溶劑，反應(yīng)的溫度較高（有機(jī)硅進(jìn)行改性 時(shí)）等等不足，如何克服這些不足進(jìn)而改善材料的性能，成為人們研究的重點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種水性有機(jī)硅改 性醇酸樹脂。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述水性有機(jī)硅改性醇酸樹脂的制備方法。
[0008] 本發(fā)明的目的通過以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] -種水性有機(jī)硅改性醇酸樹脂，由以下按重量份計(jì)的組分組成：
[0010]
[0011]

【權(quán)利要求】
1. 一種水性有機(jī)硅改性醇酸樹脂，其特征在于：由以下按重量份計(jì)的組分組成：
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述水性有機(jī)硅改性醇酸樹脂，其特征在于：所述的不飽和脂肪油 為豆油、亞麻油、蓖麻油和桐油中的一種以上； 所述多元醇為甘油、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷和季戊四醇中的一種以上； 所述多元酸為鄰苯二甲酸酐、間苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸、納迪克酸酐、四氫苯酐和馬來 酸酐中的一種以上； 所述有機(jī)娃單體為甲基二甲氧基娃燒、甲基二乙氧基娃燒、苯基二乙氧基娃燒、-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種以上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述水性有機(jī)硅改性醇酸樹脂，其特征在于：所述醇解催化劑為氫 氧化鋰、氧化鉛、氧化鈣和氫氧化鈣中的一種以上；所述酯化催化劑為酯化催化劑BC-98 ; 所述助溶劑為乙二醇單丁醚、丙二醇單丁醚、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種以上； 所述中和劑為N，N-二甲基乙醇胺、三乙胺、氨水、氫氧化四甲基銨和AMP-95中的一種 以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述水性有機(jī)硅改性醇酸樹脂的制備方法，其特征在于：包括以下 步驟： a、 醇解：在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)條件下，向反應(yīng)容器中依次加入不飽和脂肪油、多元醇及醇解催 化劑，混勻后，先升溫至180°C，再以40?60°C /h的升溫速率升溫至220?250°C進(jìn)行醇解 反應(yīng)；當(dāng)質(zhì)量濃度為87%的乙醇的容忍度達(dá)到1 :3?1 :6時(shí)，開始降溫； b、 酯化：當(dāng)步驟a反應(yīng)體系的溫度降至160?200°C時(shí)，向反應(yīng)體系中加入多元酸、 2, 2-二羥甲基丙酸、酯化催化劑以及回流溶劑二甲苯，同時(shí)安裝分水器去除酯化反應(yīng)生成 的水，保溫；以10?30°C /h升溫速率升溫至220?260°C;當(dāng)體系酸值為40?80mgK0H/g 時(shí)停止加熱，開始降溫； c、 有機(jī)硅改性：當(dāng)步驟b反應(yīng)體系降溫至60?KKTC時(shí)，向反應(yīng)體系中先后滴加有機(jī) 硅單體和去離子水，滴加完畢后，保溫1?2h ; d、 后處理：向步驟C反應(yīng)體系中加入助溶劑和中和劑，降溫至室溫，過濾，得到粘稠狀 有機(jī)硅改性醇酸樹脂； e、 分散：在攪拌的條件下，向粘稠狀有機(jī)硅改性醇酸樹脂中加入水，得到水性有機(jī)硅改 性醇酸樹脂。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述水性有機(jī)硅改性醇酸樹脂的制備方法，其特征在于：步驟a中 所述的乙醇容忍度通過以下方法測(cè)試：取lg醇解物，將質(zhì)量濃度為87%乙醇滴入醇解物 中，至渾濁不消失為終點(diǎn)；根據(jù)lg醇解物與其能溶解的87%乙醇的體積確定乙醇容忍度； 所述體積單位為ml ; 步驟a中所述升溫至180°C的升溫速率為3°C /min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述水性有機(jī)硅改性醇酸樹脂的制備方法，其特征在于：步驟b中 所述回流溶劑二甲苯的用量為總投料量質(zhì)量的5?10%，所述總投料量為不飽和脂肪油、 多元醇、多元酸以及2, 2-二羥甲基丙酸總含量； 步驟b中所述保溫時(shí)間為lh。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述水性有機(jī)硅改性醇酸樹脂的制備方法，其特征在于：步驟c中 所述的滴加速度為每分鐘滴10?20滴；步驟c中所述去離子水的用量為有機(jī)硅單體烷氧 基完全水解所需理論水量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述水性有機(jī)硅改性醇酸樹脂的制備方法，其特征在于：步驟e中 所述攪拌速度為2000?3000r/min，攪拌時(shí)間為25?30min。
【文檔編號(hào)】C08G63/91GK104086761SQ201410247745
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】涂偉萍, 周達(dá)朗 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)