一種磺酸型水性不飽和聚酯及其在涂料中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磺酸型水性不飽和聚酯及其在涂料中的應(yīng)用。該聚酯由按重量份數(shù)計(jì)，35.52～42.35份二元醇、0～13.35份飽和二元酸、24.77～46.02份飽和酸酐、0～24.31份不飽和二元酸、0～25.37份不飽和酸酐、1.71～3.60份水性單體、0.010～0.049份阻聚劑和0.010～0.052份抗氧化劑聚合而成；乳化后與活性稀釋劑進(jìn)行交聯(lián)固化反應(yīng)制得，其中磺酸型水性不飽和聚酯乳液70～90%，活性稀釋劑8～28%。本發(fā)明原料易得、工藝簡(jiǎn)單，制得的磺酸型水性不飽和聚酯涂料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，既保證了涂層的耐水性、VOC含量較低、同時(shí)保持了較好的柔韌性、硬度和干燥速度快的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種磺酸型水性不飽和聚酯及其在涂料中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水性涂料領(lǐng)域，特別涉及一種磺酸型水性不飽和聚酯與合成方法及其在涂料中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]不飽和聚酯樹脂是近代化工行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要的熱固性樹脂品種，其突出的耐水性、耐候性以及高硬度、高豐滿度等優(yōu)點(diǎn)，是重要的涂料用樹脂之一。廣泛用于金屬器件和木制家具的涂覆以及道路標(biāo)識(shí)的防腐和電子設(shè)備的絕緣等方面。但采用通用型不飽和聚酯樹脂制備涂料時(shí)存在韌性差、易燃燒、收縮率大，耐熱性能差，因有機(jī)溶劑揮發(fā)量大而污染環(huán)境等缺點(diǎn)，普通不飽和聚酯樹脂涂料已無(wú)法適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求。近幾十年來(lái)對(duì)于不飽和聚酯樹脂涂料的改性研究一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)，并合成出了許多性能更為優(yōu)良適用于不同領(lǐng)域的新型不飽和聚酯樹脂的涂料。
[0003]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，全球面臨的環(huán)境惡化問題如今倍受關(guān)注，環(huán)境保護(hù)已成為全球最熱門的話題之一，因此，研制低VOC排放的環(huán)保型不飽和聚酯樹脂涂料已成為不飽和聚酯樹脂涂料的重要組成部分，并且隨著研究的深入進(jìn)行，不斷涌現(xiàn)出更為環(huán)保的新品種。
[0004]水性不飽和聚酯樹脂涂料是環(huán)保涂料的重要品種之一，與溶劑型涂料相比，它最大的優(yōu)點(diǎn)就是VOC含量較低無(wú)異味不燃燒且毒性低，其主要成分為水性不飽和聚酯樹脂。水性不飽和聚酯樹脂是在分子鏈中引入親水基團(tuán)，親水基團(tuán)的存在能夠充分賦予不飽和聚酯樹脂的水溶性。最常用的親水基團(tuán)有羧基、羥基和胺基等，這些親水基團(tuán)不但使不飽和聚酯樹脂具有親水性，而且使它具有許多寶貴的性能，如粘合性、分散性、成膜性、絮凝性、增稠性等。通過(guò)控制不飽和聚酯樹脂的中和度可提供不同的水溶性，可制成不同的分散體系，如水溶型、乳膠型和水分散型等。由于水無(wú)毒、無(wú)味、不燃而且廉價(jià)，因此，將水引入涂料中，既可降低生產(chǎn)成本，又大大降低VOC的含量，所以水性涂料才得以迅猛發(fā)展。然而水性不飽和聚酯樹脂涂料也存在缺陷，如耐水性差、光澤度差、硬度低以及固含量低等，限制了其進(jìn)一步發(fā)展。
[0005]在國(guó)內(nèi)外對(duì)不飽和聚酯樹脂的研究中，僅僅體現(xiàn)在對(duì)溶劑型不飽和聚酯樹脂的研究上，水性化不飽和聚酯樹脂是用水作為溶劑。以水作為溶劑既安全又環(huán)保，水性涂料帶來(lái)的環(huán)境問題機(jī)會(huì)為零。但這種改性方法往往是比較困難的，主要體現(xiàn)在如何選擇合適的水性單體。而且還要求這種改性方法對(duì)不飽和聚酯樹脂的耐水性幾乎不會(huì)產(chǎn)生什么影響。因此，合成一種可以水性化、機(jī)械性能好，耐水性好的不飽和聚酯樹脂，一直是生產(chǎn)廠家所追求的，然而迄今這一塊仍然屬于國(guó)內(nèi)外研究中的空白。因此，尋求一種工藝簡(jiǎn)單，同時(shí)產(chǎn)品又具備硬度高、光澤度高、固含量高的水性不飽和聚酯樹脂的生產(chǎn)方法，具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為了克服上述現(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磺酸型水性不飽和聚酯。
[0007]本發(fā)明另一目的在于提供上述磺酸型水性不飽和聚酯的合成方法。
[0008]本發(fā)明再一目的在于提供一種磺酸型水性不飽和聚酯樹脂在涂料中的應(yīng)用。
[0009]一種磺酸型水性不飽和聚酯，由以下方法合成:
[0010]步驟一:組成及其配比
[0011]按重量份數(shù)計(jì)，由35.52~42.35份二元醇、O~13.35份飽和二元酸、24.77~46.02份飽和酸酐、O~24.31份不飽和二元酸、O~25.37份不飽和酸酐、1.71~3.60份水性單體、0.010~0.049份阻聚劑和0.010~0.052份抗氧化劑聚合而成；
[0012]步驟二:不飽和聚酯預(yù)聚體的合成
[0013]將二元醇、飽和二元酸或飽和酸酐與不飽和二元酸或不飽和酸酐投入反應(yīng)釜，升溫至108~132°C加入二甲苯、阻聚劑和抗氧化劑，待反應(yīng)物完全溶解后開始攪拌，保溫I~2小時(shí)；繼續(xù)升溫至148 ~172°C，保溫2~3小時(shí)并同時(shí)保持回流；再繼續(xù)升溫至188~212°C，保溫6~8小時(shí)并同時(shí)利用分水器除水；
[0014]步驟三:制備磺酸型水性不飽和聚酯
[0015]先加入水性單體同時(shí)升高溫度至228~242°C，保溫至酸值達(dá)到配方設(shè)計(jì)的理論值，再抽真空脫除體系內(nèi)的溶劑；降溫至38~62°C，加入中和劑至不飽和聚酯的pH為中性，即可得到磺酸型水性不飽和聚酯；
[0016]所述的水性單體為N，N-二(2-羥乙基)-2_氨基乙磺酸、琥珀酸二異辛酯磺酸鈉、間苯二甲酸-5-磺酸鈉、間苯二甲酸二甲酯-5-磺酸鈉和2-磺酸-1,4- 丁二醇中的至少一種；
[0017]步驟四:制備磺酸型水性不飽和聚酯乳液
[0018]在38~62°C下加水稀釋，至磺酸型水性不飽和聚酯占整個(gè)體系的40%~60%，并于1800~3000轉(zhuǎn)/分鐘的的條件下高速攪拌10~20min即得磺酸型水性不飽和聚酯乳液。
[0019]所述二元醇為乙二醇、I，2-丙二醇、I，3-丙二醇、I，4-丁二醇、I，6-己二醇、一縮
二乙二醇、二縮三乙二醇和新戊二醇中的至少一種。
[0020]所述的飽和二元酸為丁二酸、己二酸、辛二酸、葵二酸中的至少一種；
[0021]所述的飽和酸酐為鄰苯二甲酸酐、丁二酸酐、己二酸酐、偏苯三酸酐中的至少一種；
[0022]所述不飽和二元酸為馬來(lái)酸和富馬酸中的至少一種；
[0023]所述的不飽和酸酐為馬來(lái)酸酐。
[0024]所述的抗氧劑是亞磷酸三苯酯和2，6- 二叔丁基-4-甲基苯酚中的至少一種。
[0025]所述的阻聚劑是對(duì)苯二酚、對(duì)苯醌和特丁基對(duì)苯二酚中的至少一種。
[0026]所述的中和劑是三乙胺、乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一種。
[0027]本發(fā)明還提供上述磺酸型水性不飽和聚酯在涂料中的應(yīng)用，其特征在于，采用上述磺酸型水性不飽和聚酯為主要原料，制備一種用于木制品涂裝的高固含量、高硬度的不飽和聚酯啞光面漆，按重量份數(shù)計(jì)的配方如下:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種磺酸型水性不飽和聚酯，其特征在于它是由以下方法合成: 步驟一:組成及其配比 按重量份數(shù)計(jì)，由35.52~42.35份二元醇、O~13.35份飽和二元酸、24.77~46.02份飽和酸酐、O~24.31份不飽和二元酸、O~25.37份不飽和酸酐、1.71~3.60份水性單體、0.010~0.049份阻聚劑和0.010~0.052份抗氧化劑聚合而成； 步驟二:不飽和聚酯預(yù)聚體的合成 將二元醇、飽和二元酸或飽和酸酐與不飽和二元酸或不飽和酸酐投入反應(yīng)爸，升溫至108~132°C加入二甲苯、阻聚劑和抗氧化劑，待反應(yīng)物完全溶解后開始攪拌，保溫I~2小時(shí)；繼續(xù)升溫至148~172°C，保溫2~3小時(shí)并同時(shí)保持回流；再繼續(xù)升溫至188~212°C，保溫6~8小時(shí)并同時(shí)利用分水器除水； 步驟三:制備磺酸型水性不飽和聚酯 先加入水性單體同時(shí)升高溫度至228~242°C，保溫至酸值達(dá)到配方設(shè)計(jì)的理論值，再抽真空脫除體系 內(nèi)的溶劑；降溫至38~62°C，加入中和劑至不飽和聚酯的pH為中性，即可得到磺酸型水性不飽和聚酯； 所述的水性單體為N，N- 二(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸、琥珀酸二異辛酯磺酸鈉、間苯二甲酸-5-磺酸鈉、間苯二甲酸二甲酯-5-磺酸鈉和2-磺酸-1，4- 丁二醇中的至少一種；步驟四:制備磺酸型水性不飽和聚酯乳液 在38~62 °C下加水稀釋，至磺酸型水性不飽和聚酯占整個(gè)體系的40%~60%，并于1800~3000轉(zhuǎn)/分鐘的的條件下高速攪拌10~20min即得磺酸型水性不飽和聚酯乳液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磺酸型水性不飽和聚酯，其特征在于:所述二元醇為乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4- 丁二醇、1，6-己二醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇和新戊二醇中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磺酸型水性不飽和聚酯，其特征在于:所述的飽和二元酸為丁二酸、己二酸、辛二酸、葵二酸中的至少一種； 所述的飽和酸酐為鄰苯二甲酸酐、丁二酸酐、己二酸酐、偏苯三酸酐中的至少一種； 所述不飽和二元酸為馬來(lái)酸和富馬酸中的至少一種； 所述的不飽和酸酐為馬來(lái)酸酐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磺酸型水性不飽和聚酯，其特征在于:所述的抗氧劑是亞磷酸三苯酯和2，6- 二叔丁基-4-甲基苯酚中的至少一種； 所述的阻聚劑是對(duì)苯二酚、對(duì)苯醌和特丁基對(duì)苯二酚中的至少一種； 所述的中和劑是三乙胺、乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一種。
5.一種磺酸型水性不飽和聚酯在涂料中的應(yīng)用，其特征在于，采用權(quán)利要求1~4所述的磺酸型水性不飽和聚酯為主要原料，制備一種用于木制品涂裝的高固含量、高硬度的不飽和聚酯啞光面漆，按重量份數(shù)計(jì)的配方如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種磺酸型水性不飽和聚酯在涂料中的應(yīng)用，其特征在于，所述分散劑為聚羧酸胺型、改性聚硅氧烷型、改性聚丙烯酸酯型和聚羧酸銨鹽型等中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種磺酸型水性不飽和聚酯在涂料中的應(yīng)用，其特征在于，所述的流平劑為聚醚改性有機(jī)硅、聚酯改性含羥基有機(jī)硅、異氰酸酯改性有機(jī)硅、聚丙烯酸酯和氟改性丙烯酸酯共聚物中的至少一種。
【文檔編號(hào)】C09D167/06GK103951818SQ201410150355
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】何宇, 許凱, 陳榮, 楊坤, 陳鳴才, 許正敏, 方燕, 康倫國(guó), 孫小光 申請(qǐng)人:中科院廣州化學(xué)有限公司, 合眾（佛山）化工有限公司