本發(fā)明屬于合成樹脂材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種醇酸樹脂乳液的乳化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
醇酸樹脂是一種重要的涂料用樹脂，其單體來源豐富、價(jià)格低、品種多、配方變化大、方便化學(xué)改性且性能好；醇酸涂料又具有施工性好、涂膜豐滿度高、柔韌性好等特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的裝飾和保護(hù)。但是它在施工過程中需要添加大量的有機(jī)溶劑來將其稀釋至施工粘度，這些有機(jī)溶劑中的voc含量高，污染大，對(duì)資源造成很大的浪費(fèi)。
水性醇酸樹脂以水作為溶劑，使用很少的有機(jī)溶劑甚至不使用有機(jī)溶劑，極大的降低產(chǎn)品的voc含量，提高產(chǎn)品的環(huán)保性，然而水稀釋型醇酸樹脂助溶劑含量高，干性差，耐水性差，且易水解。
水乳化型醇酸樹脂干性好，漆膜性能好，同時(shí)voc含量低，更加環(huán)保，但是現(xiàn)有的乳化劑多為非反應(yīng)型乳化劑，乳液干燥時(shí)乳化劑逐漸遷移至漆膜表面，且干燥收殘留在漆膜中，造成漆膜耐水性變差，性能降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中上述的不足，本發(fā)明提供了一種醇酸樹脂乳液的乳化劑。該乳化劑的原料來源廣泛，能夠提高樹脂的干性、硬度對(duì)醇酸樹脂的乳化性能。
本發(fā)明還提供了一種用于醇酸樹脂乳液的乳化劑的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單易行，可操作性強(qiáng)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的優(yōu)選的解決方案是：
一種用于醇酸樹脂乳液的乳化劑，由原料制成，原料按重量份數(shù)計(jì)，包括植物油和/或植物油衍生物50-350份、含雙鍵的酸酐化合物30-110份、聚乙二醇和/或聚乙二醇的單甲醚120-920份、中和劑10-40份、以及水150-750份。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，按重量份數(shù)計(jì)，植物油和/或植物油衍生物為100-350份、含雙鍵的酸酐化合物為50-110份、聚乙二醇和/或聚乙二醇的單甲醚為200-920份、中和劑為25-40份、以及水為300-750份。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，植物油包括桐油和脫水蓖麻油中的至少一種。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，植物油的衍生物包括桐油酸、桐油酸甲酯、脫水蓖麻油脂肪酸、以及脫水蓖麻油脂肪酸甲酯中的一種或幾種。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，含雙鍵的酸酐化合物包括順丁烯二酸酐和四氫苯酐中至少一種。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，聚乙二醇包括peg200、peg300、peg400、peg600、peg800、peg1000、peg1500、peg2000、peg3000、peg4000、peg6000、以及peg8000中的一種或幾種。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，聚乙二醇的單甲醚包括peg200、peg300、peg400、peg600、peg800、peg1000、peg1500、peg2000、peg3000、peg4000、peg6000、及peg8000的單甲醚中的一種或幾種。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，中和劑包括氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氨水、三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二甲基乙醇胺、二乙醇胺中的一種或幾種。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，用于醇酸樹脂乳液的乳化劑固含量為30-95％。
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑的制備方法，包括以下步驟：將植物油和/或植物油衍生物和含雙鍵的酸酐化合物混合，100-200℃條件下反應(yīng)，得到第一聚合物；向第一聚合物中加入聚乙二醇和/或聚乙二醇的單甲醚進(jìn)行攪拌，升溫至80-200℃進(jìn)行反應(yīng)，得到第二聚合物；向第二聚合物中加入中和劑至ph值為6-7，再加入水。
本發(fā)明提供的一種醇酸樹脂乳液的乳化劑及其制備方法的有益效果是：
(1)該醇酸樹脂乳液的乳化劑的原料包括植物油和/或植物油衍生物、含雙鍵的酸酐化合物、聚乙二醇和/或聚乙二醇的單甲醚、中和劑和水，原料來源廣泛易得；
(2)各原料的配比范圍是經(jīng)過發(fā)明人創(chuàng)造性試驗(yàn)得到，在該配比范圍內(nèi)，制備得到的乳化劑能夠更好地提高樹脂的干性、硬度和對(duì)醇酸樹脂的乳化性能；
(3)該醇酸樹脂乳液的乳化劑含有大量雙鍵，在催干劑的作用下，能夠與醇酸樹脂中的雙鍵進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，提高樹脂的干性與硬度，是一種反應(yīng)型的乳化劑；
(4)該醇酸樹脂乳液的乳化劑具有陰離子型和非離子型基團(tuán)，是一種雙性乳化劑，乳化效果好；
(5)該醇酸樹脂乳液的乳化劑結(jié)構(gòu)與醇酸樹脂類似，與醇酸樹脂相容性好，提高了對(duì)醇酸樹脂的乳化性能；
(5)該醇酸樹脂乳液的乳化劑的制備方法簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)；
(6)使用該醇酸樹脂乳液的乳化劑乳化后的醇酸樹脂乳液voc含量低，體系固含量高，穩(wěn)定性好，干性快，光澤度高，硬度高。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
實(shí)施例1
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑，其原料包括桐油175g，順丁烯二酸酐55g，peg200單甲醚110g，30％氫氧化鈉水溶液15g，水415g。
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)在1000ml的四口瓶上安裝溫度計(jì)、可調(diào)速恒速攪拌器和冷凝管，四口瓶放在加熱套內(nèi)，然后將175g桐油加入到四口瓶中，加熱，通入氮?dú)?，開啟攪拌，升至90℃，加入順丁烯二酸酐55g，繼續(xù)升溫至175℃，反應(yīng)2小時(shí)，降溫至100℃，得到第一聚合物；
(2)接著向第一聚合物中加入110gpeg200單甲醚，升溫至140℃并攪拌均勻，保溫2小時(shí)后降溫至90℃，得到第二聚合物；
(3)接著向第二聚合物中加入15g30％含量的氫氧化鈉水溶液，攪拌30min，加入415g純凈水，攪拌均勻，得到一種用于醇酸樹脂乳液的乳化劑，該乳化劑的固含量為40％。
實(shí)施例2
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑，其原料包括桐油190g，順丁烯二酸酐60g，peg400單甲醚224g，30％氫氧化鈉水溶液20g，水580g。
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)在1000ml的四口瓶上安裝溫度計(jì)、可調(diào)速恒速攪拌器和冷凝管，四口瓶放在加熱套內(nèi)，然后將190g桐油加入到四口瓶中，加熱，通入氮?dú)猓_啟攪拌，升至90℃，加入順丁烯二酸酐60g，繼續(xù)升溫至175℃，反應(yīng)2小時(shí)，降溫至100℃，得到第一聚合物；
(2)接著向第一聚合物中加入224gpeg200單甲醚，升溫至155℃并攪拌均勻，保溫2小時(shí)后降溫至90℃，得到第二聚合物；
(3)接著向第二聚合物中加入20g30％含量的氫氧化鈉水溶液，攪拌30min，加入580g水，攪拌均勻，得到一種用于醇酸樹脂乳液的乳化劑，該乳化劑的固含量為45％。
實(shí)施例3
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑，其原料包括桐油200g，順丁烯二酸酐98g，peg200單甲醚130g，30％氫氧化鈉水溶液40g，水520g。
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)在1000ml的四口瓶上安裝溫度計(jì)、可調(diào)速恒速攪拌器和冷凝管，四口瓶放在加熱套內(nèi)，然后將50g桐油加入到四口瓶中，加熱，通入氮?dú)?，開啟攪拌，升至90℃，加入順丁烯二酸酐30g，繼續(xù)升溫至175℃，反應(yīng)2小時(shí)，降溫至100℃，得到第一聚合物；
(2)接著向第一聚合物中加入120gpeg200單甲醚，升溫至140℃并攪拌均勻，保溫2小時(shí)后降溫至90℃，得到第二聚合物；
(3)接著向第二聚合物中加入10g30％含量的氫氧化鈉水溶液，攪拌30min，加入150g水，攪拌均勻，得到一種用于醇酸樹脂乳液的乳化劑，該乳化劑的固含量為45％。
實(shí)施例4
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑，其原料包括脫水蓖麻油脂肪酸甲酯218g，順丁烯二酸酐73.5g，peg200單甲醚213g，30％氫氧化鈉水溶液30g，水527g。
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)在1000ml的四口瓶上安裝溫度計(jì)、可調(diào)速恒速攪拌器和冷凝管，四口瓶放在加熱套內(nèi)，然后將218g脫水蓖麻油脂肪酸甲酯加入到四口瓶中，加熱，通入氮?dú)?，開啟攪拌，升至90℃，加入順丁烯二酸酐73.5g，繼續(xù)升溫至175℃，反應(yīng)2小時(shí)，降溫至100℃，得到第一聚合物；
(2)接著向第一聚合物中加入213gpeg200單甲醚，升溫至140℃并攪拌均勻，保溫2小時(shí)后降溫至90℃，得到第二聚合物。
(3)接著向第二聚合物中加入30g30％含量的氫氧化鈉水溶液，攪拌30min，加入527g水，攪拌均勻，得到一種用于醇酸樹脂乳液的乳化劑，該乳化劑的固含量為50％。
實(shí)施例5
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑，其原料包括脫水蓖麻油293g，順丁烯二酸酐82g，peg300單甲醚256.5g，三乙胺30g，水560g。
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)在1000ml的四口瓶上安裝溫度計(jì)、可調(diào)速恒速攪拌器和冷凝管，四口瓶放在加熱套內(nèi)，然后將293g脫水蓖麻油加入到四口瓶中，加熱，通入氮?dú)?，開啟攪拌，升至90℃，加入順丁烯二酸酐82g，繼續(xù)升溫至180℃，反應(yīng)2小時(shí)，降溫至100℃，得到第一聚合物；
(2)接著向第一聚合物中加入256.5gpeg300單甲醚，升溫至150℃并攪拌均勻，保溫2小時(shí)后降溫至90℃，得到第二聚合物。
(3)接著向第二聚合物中加入30g三乙胺，攪拌30min，加入560g純凈水，攪拌均勻，得到一種用于醇酸樹脂乳液的乳化劑，該乳化劑的固含量為50％。
實(shí)施例6
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑，其原料包括桐油酸98g，四氫苯酐51g，peg2000666g，2-氨基-2-甲基-1-丙醇35g，水211g。
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)在1000ml的四口瓶上安裝溫度計(jì)、可調(diào)速恒速攪拌器和冷凝管，四口瓶放在加熱套內(nèi)，然后將98g桐油酸加入到四口瓶中，加熱，通入氮?dú)?，開啟攪拌，升至90℃，加入四氫苯酐51g，繼續(xù)升溫至160℃，反應(yīng)2小時(shí)，降溫至100℃，得到第一聚合物；
(2)接著向第一聚合物加入666gpeg2000，升溫至175℃并攪拌均勻，保溫2小時(shí)后降溫至90℃，得到第二聚合物。
(3)接著向第二聚合物加入35g2-氨基-2-甲基-1-丙醇，攪拌30min，加入211g水，拌均勻，得到一種用于醇酸樹脂乳液的乳化劑，該乳化劑的固含量為80％。
實(shí)施例7
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑，其原料包括桐油酸甲酯197g，四氫苯酐90g，peg1000單甲醚600g，三乙胺28g，水328g。
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)在1000ml的四口瓶上安裝溫度計(jì)、可調(diào)速恒速攪拌器和冷凝管，四口瓶放在加熱套內(nèi)，然后將197g脫水蓖麻油酸甲酯加入到四口瓶中，加熱，通入氮?dú)猓_啟攪拌，升至90℃，加入四氫苯酐90g，繼續(xù)升溫至160℃，反應(yīng)2小時(shí)，降溫至100℃，得到第一聚合物；
(2)接著向第一聚合物加入600gpeg1000單甲醚，升溫至175℃并攪拌均勻，保溫2小時(shí)后降溫至90℃，得到第二聚合物。
(3)接著向第二聚合物加入28g三乙胺，攪拌30min，加入328g水，攪拌均勻，得到一種用于醇酸樹脂乳液的乳化劑，該乳化劑的固含量為80％。
實(shí)施例8
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑，其原料包括脫水蓖麻油酸甲酯和脫水蓖麻油脂肪酸共185g，順丁烯二酸酐和四氫苯酐85g，peg600、peg800和peg1000單甲醚550g，二甲基乙醇胺25g，水351g。
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)在1000ml的四口瓶上安裝溫度計(jì)、可調(diào)速恒速攪拌器和冷凝管，四口瓶放在加熱套內(nèi)，然后將185g脫水蓖麻油酸甲酯和脫水蓖麻油脂肪酸加入到四口瓶中，加熱，通入氮?dú)猓_啟攪拌，升至90℃，加入順丁烯二酸酐和四氫苯酐85g，繼續(xù)升溫至160℃，反應(yīng)2小時(shí)，降溫至100℃，得到第一聚合物；
(2)接著向第一聚合物加入550gpeg600、peg800和peg1000單甲醚單甲醚，升溫至170℃并攪拌均勻，保溫2小時(shí)后降溫至90℃，得到第二聚合物。
(3)接著向第二聚合物加入25g二甲基乙醇胺，攪拌30min，加入351g水，攪拌均勻，得到一種用于醇酸樹脂乳液的乳化劑，該乳化劑的固含量為70％。
對(duì)比例1
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑，其原料包括桐油267g，順丁烯二酸酐72g，peg200單甲醚50g，30％氫氧化鈉水溶液5g，水580g。
一種醇酸樹脂乳液的乳化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)在1000ml的四口瓶上安裝溫度計(jì)、可調(diào)速恒速攪拌器和冷凝管，四口瓶放在加熱套內(nèi)，然后將267g桐油加入到四口瓶中，加熱，通入氮?dú)猓_啟攪拌，升至90℃，加入順丁烯二酸酐72g，繼續(xù)升溫至175℃，反應(yīng)2小時(shí)，降溫至100℃，得到第一聚合物；
(2)接著向第一聚合物中加入50gpeg200單甲醚，升溫至110℃并攪拌均勻，保溫2小時(shí)后降溫至90℃，得到第二聚合物；
(3)接著向第二聚合物中加入5g30％含量的氫氧化鈉水溶液，攪拌30min，加入580g水，攪拌均勻，得到一種用于醇酸樹脂乳液的乳化劑，該乳化劑的固含量為40％。
實(shí)驗(yàn)例1
在1000ml的四口瓶上安裝溫度計(jì)、可調(diào)速恒速攪拌器和冷凝管，四口瓶放在加熱套內(nèi)，然后將150g鄰苯二甲酸酐，40g苯甲酸，8g順丁烯二酸酐，280g亞麻油酸，106g季戊四醇，52g三羥甲基丙烷，30g回流二甲苯，2g次磷酸加入到四口瓶中，加熱，開啟攪拌，以10℃/小時(shí)的升溫速度升至220℃，反應(yīng)至酸值為12，降溫至130℃，加入30g二甲苯及90g200#溶劑油兌稀，得到普通溶劑型醇酸樹脂，固含量為80％。
將實(shí)施例1-8和對(duì)比例1制備的乳化劑，以及市售的乳化劑分別和本實(shí)驗(yàn)例制備的普通溶劑型醇酸樹脂按照表1進(jìn)行配比加入高速分散機(jī)內(nèi)，分散均勻后逐漸加入配方量的純凈水，即得到各種醇酸樹脂乳液，將10組制得的醇酸樹脂乳液編號(hào)為實(shí)驗(yàn)組1-10。
表1：醇酸樹脂乳液配方比例
實(shí)驗(yàn)例2
實(shí)驗(yàn)例1制備的各醇酸樹脂乳液分別按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t1728-89《漆膜膩?zhàn)幽じ稍飼r(shí)間測(cè)定法》測(cè)試干燥時(shí)間；按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t6739-2006《色漆和清漆鉛筆法測(cè)定漆膜硬度》測(cè)試硬度；按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t9286-1998《色漆和清漆漆膜的劃格試驗(yàn)》測(cè)試附著力；其測(cè)試結(jié)果如表2所示：
表2：醇酸樹脂乳液性能指標(biāo)
由表2測(cè)試結(jié)果可知，實(shí)驗(yàn)組1-9的干燥時(shí)間小于實(shí)驗(yàn)組10，實(shí)驗(yàn)組1-9的硬度、附著力以及存儲(chǔ)穩(wěn)定性均優(yōu)于實(shí)驗(yàn)組10，該結(jié)果說明，本發(fā)明實(shí)施例1-8和對(duì)比例1制備得到乳化劑的性能要優(yōu)于市售的乳化劑，這得益于本發(fā)明實(shí)施例1-8和對(duì)比例1中提供的合理的組分之間相互協(xié)同配合，該醇酸樹脂乳液的乳化劑含有大量雙鍵，在催干劑的作用下，能夠與醇酸樹脂中的雙鍵進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，提高樹脂的干性與硬度，且該醇酸樹脂乳液的乳化劑具有陰離子型和非離子型基團(tuán)，能夠提高乳化效果，另外，該醇酸樹脂乳液的乳化劑結(jié)構(gòu)與醇酸樹脂類似，與醇酸樹脂相容性好，進(jìn)一步提高了對(duì)醇酸樹脂的乳化性能。
實(shí)驗(yàn)組1-8的各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)于實(shí)驗(yàn)組9，這表明，采用本發(fā)明實(shí)施例提供的組分配比范圍制備乳化劑，制備得到的乳化劑性能更加優(yōu)異。
實(shí)驗(yàn)組2-8的各項(xiàng)性能優(yōu)于實(shí)驗(yàn)組1，這說明當(dāng)按重量份數(shù)計(jì)，植物油和/或植物油衍生物為100-350份、含雙鍵的酸酐化合物為50-110份、聚乙二醇和/或聚乙二醇的單甲醚為200-920份、中和劑為25-40份、以及水為300-750份時(shí)，制備得到的乳化劑的性能是最為優(yōu)異的。
綜上所述，采用本發(fā)明實(shí)施例提供的配方和各組分的配比范圍內(nèi)制備得到的乳化劑，用于制備醇酸樹脂乳液，得到的醇酸樹脂乳液的voc含量低，符合環(huán)保要求，存儲(chǔ)穩(wěn)定性好，且漆膜具有很好的干性、硬度、和附著力。
以上所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。