CN111718477B - 醇酸树脂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种醇酸树脂及其制备方法和应用。以质量份计，该醇酸树脂的制备原料包括：蓖麻油15‑36份，二甘醇3‑10份，三羟甲基丙烷2‑10份，苯酐10‑35份，季戊四醇3‑15份，以及有机溶剂X12‑22份；所述有机溶剂X选用二甲苯和醋酸丁酯。本发明将适量的二甲苯和醋酸丁酯与蓖麻油、二甘醇、三羟甲基丙烷、苯酐、以及季戊四醇搭配，形成特定原料配方，该原料配方在合适工艺下制备的醇酸树脂具有高固低粘特点，能够直接与固化剂搭配施工，无需额外采用稀释剂稀释，能降低所得漆膜VOC含量，提升漆膜的丰满度，施工形成的漆膜的机械性能得到显著提升。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种醇酸树脂及其制备方法和应用。
背景技术
醇酸树脂是制造清面漆尤其亮光清面漆的主剂，传统的醇酸树脂固含低粘度高，例如固含为65％-70％、粘度为30000-100000mpas/25℃的醇酸树脂，固含为75％-80％、粘度为20000-40000mpas/25℃的醇酸树脂，粘度为2500±300mpas/25℃的醇酸树脂等等，这些传统的醇酸树脂与固化剂搭配施工时，必须采用有机溶剂稀释到合适的粘度，增加VOC的排放量，所得漆膜的丰满度及漆膜的机械性能相应较差。
传统的醇酸树脂，配方例如如下质量百分含量的原料配方制备的醇酸树脂：蓖麻油15-20％，月桂酸10-15％，苯甲酸1.5-3％，苯酐30-40％，己二酸2.5-5％，三羟甲基丙烷15-20％，二甘醇3-5％，季戊四醇4-6％，以及甘油3-6％，且该树脂的三苯含量(苯、甲苯、二甲苯)≤0.5％；固含为65±2％，粘度为2500±300cps/25℃。
发明内容
基于此，本发明的主要目的是提供一种醇酸树脂，该醇酸树脂是一种高固低粘的醇酸树脂。
形成的漆膜具有良好的机械性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种醇酸树脂，以质量份计，所述醇酸树脂的制备原料包括：
所述有机溶剂X选用二甲苯和醋酸丁酯。
如上所述的醇酸树脂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
混合所述的蓖麻油、二甘醇以及所述二甲苯，制备物料Ⅰ；
向所述物料Ⅰ中加入所述的三羟甲基丙烷、苯酐、季戊四醇，制备物料Ⅱ；
向所述物料Ⅱ中加入所述醋酸丁酯。
一种漆料组合物，以质量份计，所述漆料组合物的制备原料包括：
如上所述的醇酸树脂或者如上所述的漆料组合物在制备清面漆中的应用。
一种清面漆，所述清面漆包括主剂和固化剂，所述主剂选用如上所述的漆料组合物。
本发明的有益效果如下：
本发明将适量的二甲苯和醋酸丁酯与蓖麻油、二甘醇、三羟甲基丙烷、苯酐、以及季戊四醇搭配，形成特定原料配方，该原料配方在合适工艺下制备的醇酸树脂具有高固低粘特点，能够直接与固化剂搭配施工，无需额外采用稀释剂稀释，能降低所得漆膜VOC含量，提升漆膜的丰满度，施工形成的漆膜的机械性能得到显著提升。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种醇酸树脂，以质量份计，所述醇酸树脂的制备原料包括：
所述有机溶剂X选用二甲苯和醋酸丁酯。
传统的醇酸树脂固含低粘度高，例如固含为65％-70％、粘度为30000-100000mpas/25℃的醇酸树脂，固含为75％-80％、粘度为20000-40000mpas/25℃的醇酸树脂，粘度为2500±300mpas/25℃的醇酸树脂等等，这些传统的醇酸树脂与固化剂搭配施工时，必须采用有机溶剂稀释到合适的粘度，增加VOC的排放量，所得漆膜的丰满度也较差。本发明以适量的二甲苯和醋酸丁酯与蓖麻油、二甘醇、三羟甲基丙烷、苯酐、以及季戊四醇为原料制备醇酸树脂，粘度为150-250mpa.s/25℃，固含为79-81％，该固含和粘度适宜，能够直接与固化剂搭配施工，无需额外采用有机溶剂稀释，因此能降低所得漆膜VOC含量(VOC含量低于国家420g/L免税标准)，并且还提升漆膜的丰满度，所得醇酸树脂与固化剂搭配施工形成的漆膜的机械性能得到显著提升，优异的机械性能体现例如优异的耐磨性、高硬度、优良的附着力、良好的抗冲击性、以及良好的柔韧性。
优选地，所述二甲苯在所述醇酸树脂的制备原料中的用量为1-5份，所述醋酸丁酯在所述醇酸树脂的制备原料中的用量为11-17份。
优选地，以质量份计，所述醇酸树脂的制备原料包括：
采用该优选配方，本发明醇酸树脂最终形成的漆膜具有优异的耐磨性[耐磨性/g(750g/500r)，0.02]、优异的透明度、高硬度(2H)、优良的附着力(1级)、良好的抗冲击性(50kg.cm)、以及良好的柔韧性(1mm)。
优选地，所述醇酸树脂的制备原料包括减色剂或/和抗氧剂。本发明的醇酸树脂配方添加减色剂能够使最终所得漆膜具有优异的透明度，加入抗氧剂能够提升所得漆膜的稳定性。可以理解的是，减色剂的用量和种类以及抗氧剂的用量和种类不受限制，以能够起到实现透明度或/和稳定性提升的效果为准。例如：减色剂采用法国罗亚公司的M070产品，在醇酸树脂的制备原料中的用量为0.1-0.5份。例如抗氧剂选用德国朗盛公司BHT/264产品，在醇酸树脂的制备原料中的用量为0.03-0.2份。
优选地，所述醇酸树脂的粘度为150-250mpa.s/25℃，固含为79-81％。
上述的醇酸树脂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
混合所述的蓖麻油、二甘醇以及所述二甲苯，制备物料Ⅰ；
向所述物料Ⅰ中加入所述的三羟甲基丙烷、苯酐以及季戊四醇，制备物料Ⅱ；
向所述物料Ⅱ中加入所述醋酸丁酯。
优选地，所述物料Ⅰ是在惰性气体环境下制备；或/和，所述物料Ⅱ经过加热处理之后再加入所述醋酸丁酯，所述加热处理包括：升温至168-172℃，保温0.5-1.5h，再升温至207-213℃，保温0.5-1.5h，降温至小于等于120℃。
当醇酸树脂的原料配方中含有如上所述的减色剂或/和抗氧剂，上述的醇酸树脂的制备方法包括如下步骤：
混合所述的蓖麻油、二甘醇以及所述二甲苯，制备物料Ⅰ；
向所述物料Ⅰ中加入所述的三羟甲基丙烷、苯酐以、季戊四醇以及所述的减色剂和水，制备物料Ⅱ；
向所述物料Ⅱ中加入所述醋酸丁酯以及所述抗氧剂。
优选地，所述物料Ⅰ是在惰性气体环境下制备；或/和，所述物料Ⅱ经过加热处理之后再加入所述醋酸丁酯以及所述抗氧剂，所述加热处理包括：升温至168-172℃，保温0.5-1.5h，再升温至207-213℃，保温0.5-1.5h，降温至小于等于120℃。
一种漆料组合物，以质量份计，所述漆料组合物的制备原料包括：
优选地，所述有机溶剂Y选自丙二醇甲醚醋酸酯以及醋酸丁酯中的至少一种。进一步地，所述有机溶剂Y为丙二醇甲醚醋酸酯以及醋酸丁酯的组合。可以理解的是，在有机溶剂Y用量一定的情况下，丙二醇甲醚醋酸酯以及醋酸丁酯在漆料组合物中的用量不受限。优选地，丙二醇甲醚醋酸酯在漆料组合物中的用量为10-17份，醋酸丁酯在漆料组合物中的用量为5-10份。
优选地，所述消泡剂选自BYK141。
优选地，所述流平剂选自BYK333。
如上所述的醇酸树脂或者如上所述的漆料组合物在制备清面漆中的应用。
一种清面漆，所述清面漆包括主剂和固化剂，所述主剂选用如上所述的漆料组合物。
可以理解的是，本发明所述的固化剂为聚氨酯固化剂。优选地，所述固化剂为聚异氰酸酯固化剂。
优选地，以质量份计，所述聚异氰酸酯固化剂包含80-85份聚异氰酸酯以及15-25份有机溶剂Z。
优选地，所述有机溶剂Z选自丙二醇甲醚醋酸酯以及醋酸丁酯中的至少一种。进一步地，所述有机溶剂Z为丙二醇甲醚醋酸酯以及醋酸丁酯的组合。在有机溶剂Z用量一定的情况下，丙二醇甲醚醋酸酯以及醋酸丁酯在聚异氰酸酯固化剂中的用量不受限。优选地，丙二醇甲醚醋酸酯在聚异氰酸酯固化剂中的用量为10-11份，醋酸丁酯在漆料组合物中的用量为5-10份。
优选地，所述主剂和所述固化剂的质量比1：(0.8-1)。
下面结合实例对本发明进一步说明，但本发明并不局限于下述实施例。以下实施例所采用的蓖麻油为山西文水县黄河油脂有限公司的产品、二甘醇为美国陶氏公司的产品、三羟甲基丙烷为中国石油吉化集团的产品、苯酐为东莞盛和化工公司的产品、季戊四醇为湖北宜化公司的产品、抗氧减色剂为法国罗亚公司M070产品、氧化剂为德国朗盛公司BHT/264产品，二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯为工业级涂料用溶剂、消泡剂BYK141、流平剂BYK333为BYK公司产品，L75为Bayer公司产品。
实施例1
1.高固低粘醇酸树脂及其制备方法
高固低粘醇酸树脂包含如下质量份的原料：
上述高固低粘醇酸树脂的制备方法，包括以下步骤：
1.1通氮气(N2)，开搅拌按顺序投入a、b、以及c料；
1.2升温，同时投入d、e、以及f料，按减色剂投料工艺投入g料和h料的混合液，升温至170℃±2℃保温1小时；按水:减色剂＝5:1混合，再慢慢加入到反应釜中，注意的是，不要让减色剂漏到反应釜的壁上；
1.3保温完后，以10℃/h升温至210℃±3℃保温，保温至酸值≤12mgKOH/g，粘度150-250cps/25℃，降温；
1.4待物料温降至≤120℃后，边搅拌边投入i料以及j料兑稀，合格后出料；
该制备方法中：中控粘度检测兑稀比例为釜中树脂(96％)：KB001＝1：0.2(80％)；终点指标包括：粘度为150-250mpa.s/25℃，酸值≤10mgKOH/g，固含为80±1％。
2.亮光清面漆组合物(A组份)及其制备方法
所述A组份包含如下质量份的原料：
上述高固低粘亮光清面漆A组份的制备方法如下：
2.1在制漆缸中投入本实施例合成的高固低粘醇酸树脂，以及丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和部分消泡剂BYK141，采用转速为600-800转/分钟的低速分散均匀；
2.2在低速分散下，慢慢加入剩余部分消泡剂BYK141、以及流平剂BYK333，采用转速为1000-1300转/分钟的高速充分分散10-15分钟；
2.3静置20min，待消泡后包装。
3.聚氨酯固化剂(B组份)及其制备方法
聚氨酯固化剂B组份包含如下质量份的原料：
丙二醇甲醚醋酸酯 10份，
醋酸丁酯 7.3份，以及
Bayer L75 82.7.份。
上述聚氨酯固化剂B组份的制备方法如下：
3.1在固化剂专用生产缸中投入丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、Bayer L75，采用转速为200-400转/分钟的低速搅拌均匀；
3.2停止搅拌，静置5-10min，取样检测NCO和固含量，合格后包装。
4.清面漆
本实施例的高固低粘的聚氨酯亮光清面漆由助剂和固化剂组成，其中助剂为上述A组份，固化剂为上述B组份，使用时，主剂、固化剂的重量为1：(0.8-1)。
本实施例的高固低粘的聚氨酯亮光清面漆的施工工艺为：
将上述A组份和B组份按质量比为＝1：0.8混合后，静置10min，消泡后喷板，采用有气喷枪喷涂在已做好特清PE底漆的贴纸板、打磨好的马口铁片和玻璃板上，喷好后待其常温自干48h，检测其漆膜性能如下表所示。
表1
本实施例合成的高固低粘醇酸树脂固含80±1％，粘度很低，粘度为150-250mpa.s/25℃，有较高反应活性，按A组份：B组份＝1：0.8配比施工，VOC低于420g/L，并且形成的涂膜具有、优良的丰满度、优异的耐磨性[耐磨性/g(750g/500r)，0.02]、优异的透明度、高硬度(2H)、优良的附着力(1级)、良好的抗冲击性(50kg.cm)、以及良好的柔韧性(1mm)。
实施例2
1.高固低粘醇酸树脂及其制备方法
所述的高固低粘醇酸树脂由如下质量份的原料组成：
上述高固低粘醇酸树脂的制备方法，该包括以下步骤：
1.1通氮气(N2)，开搅拌按顺序投入a、b、以及c料；
1.2升温，同时投入d、e、以及f料，按减色剂投料工艺投入g料和h料混合液，升温至170℃±2℃保温1小时；减色剂投料工艺中，按水:减色剂＝5:1混合，再慢慢加入到反应釜中，注意的是不要让减色剂漏到反应釜的壁上；
1.3保温完后，以10℃/h升温至210℃±3℃保温，保温至酸值≤12mgKOH/g，粘度150-250cps/25℃，降温；
1.4待物料温降至≤120℃后，边搅拌边投入i料以及j料兑稀，合格后出料
该制备方法中：中控粘度检测兑稀比例为釜中树脂(96％)：KB001＝1：0.2(80％)；终点指标包括：粘度为150-250mpa.s/25℃，酸值≤10mgKOH/g，固含为80±1％。
2.亮光清面漆组合物(A组份)及其制备方法
A组份包含如下质量份的原料：
上述高固低粘亮光清面漆A组份的制备方法如下：
2.1在制漆缸中投入本实施例合成的高固低粘醇酸树脂、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和部分消泡剂BYK141，采用转速为600-800转/分钟的低速分散均匀；
2.2在低速分散下，慢慢加入剩余部分消泡剂BYK141、以及流平剂BYK333，采用转速为1000-1300转/分钟的高速充分分散10-15分钟；
2.3静置20min，待消泡后包装。
3.聚氨酯固化剂(B组份)及其制备方法
聚氨酯固化剂B组份包含如下质量份的原料：
丙二醇甲醚醋酸酯 10份，
醋酸丁酯 7.3份，以及
Bayer L75 82.7份。
聚氨酯固化剂B组份的制备方法如下：
3.1在固化剂专用生产缸中投入丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、Bayer L75，采用转速为200-400转/分钟的低速搅拌均匀；
3.2停止搅拌，静置5-10min，取样检测NCO和固含量，合格后包装。
4.清面漆
本实施例的高固低粘的聚氨酯亮光清面漆由助剂和固化剂组成，其中助剂为上述A组份，固化剂为上述B组份，使用时，主剂、固化剂的重量为1：(0.8-1)。
本实施例的高固低粘的聚氨酯亮光清面漆的施工工艺为：
将上述A组份和B组份按质量比为＝1：0.9混合后，静置10min，消泡后喷板，采用有气喷枪喷涂在已做好特清PE底漆的贴纸板、打磨好的马口铁片和玻璃板上，喷好后待其常温自干48h，检测其漆膜性能如下表所示。
表2
本实施例合成的高固低粘醇酸树脂固含80±1％，粘度很低，粘度为150-250mpa.s/25℃，有较高反应活性，按A组份：B组份＝1：0.9配比施工，VOC低于420g/L，并且形成的涂膜具有、优良的丰满度、优异的耐磨性[耐磨性/g(750g/500r)，0.02]、优异的透明度、高硬度(2H)、优良的附着力(1级)、良好的抗冲击性(50kg.cm)、以及良好的柔韧性(1mm)。
实施例3
1.高固低粘醇酸树脂及其制备方法
高固低粘醇酸树脂包含如下质量份的原料：
高固低粘醇酸树脂的制备方法，包括以下步骤：
1.1通氮气(N2)，开搅拌按顺序投入a、b、以及c料；
1.2升温，同时投入d、e、以及f料，按减色剂投料工艺投入g料和h料的混合液，升温至170℃±2℃保温1小时；按水:减色剂＝5:1混合，再慢慢加入到反应釜中，注意的是，不要让减色剂漏到反应釜的壁上；
1.3保温完后，以10℃/h升温至210℃±3℃保温，保温至酸值≤12mgKOH/g，粘度150-250cps/25℃，降温；
1.4待物料温降至≤120℃后，边搅拌边投入i料以及j料兑稀，合格后出料；
该制备方法中：中控粘度检测兑稀比例为釜中树脂(96％)：KB001＝1：0.2(80％)；终点指标包括：粘度为150-250mpa.s/25℃，酸值≤10mgKOH/g，固含为80±1％。
2.亮光清面漆组合物(A组份)及其制备方法
所述A组份包含如下质量份的原料：
上述高固低粘亮光清面漆A组份的制备方法如下：
2.1在制漆缸中投入本实施例合成的高固低粘醇酸树脂，以及丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和部分消泡剂BYK141，采用转速为600-800转/分钟的低速分散均匀；
2.2在低速分散下，慢慢加入剩余部分消泡剂BYK141、以及流平剂BYK333，采用转速为1000-1300转/分钟的高速充分分散10-15分钟；
2.3静置20min，待消泡后包装。
3.聚氨酯固化剂(B组份)及其制备方法
聚氨酯固化剂B组份包含如下质量份的原料：
丙二醇甲醚醋酸酯 10份
醋酸丁酯 7.3份，以及
Bayer L75 82.7份。
聚氨酯固化剂B组份为的制备方法如下：
3.1在固化剂专用生产缸中投入丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、Bayer L75，采用转速为200-400转/分钟的低速搅拌均匀；
3.2停止搅拌，静置5-10min，取样检测NCO和固含量，合格后包装。
4.清面漆
本实施例的高固低粘的聚氨酯亮光清面漆由助剂和固化剂组成，其中助剂为上述A组份，固化剂为上述B组份，使用时，主剂、固化剂的重量为1：(0.8-1)。
本实施例的高固低粘的聚氨酯亮光清面漆的施工工艺为：
将上述A组份和B组份按质量比为＝1：1混合后，静置10min，消泡后喷板，采用有气喷枪喷涂在已做好特清PE底漆的贴纸板、打磨好的马口铁片和玻璃板上，喷好后待其常温自干48h，检测其漆膜性能如下表所示。
表3
| 检测项目 | 技术指标 | 检测结果 | 检验方法 |
| 表干≤，min | 60 | 25 | GB/T172-19798中指触法规 |
| 实干≤，h | 24 | 10 | GB/T1728-1979中压滤纸法 |
| 附着力≤，级 | 2 | 1 | GB/T9286-1998 |
| 铅笔硬度≥， | HB | 2H | GB/T6739-1996 |
| 光泽(60°)≥，％ | 90 | 98 | GB/T 9754-2007 |
| 柔韧性≤，mm | 20 | 1 | GB/T1731-1993 |
| 耐磨性/g(750g/500r)≤ | 0.04 | 0.02 | GB/T 1768-1979 |
| 耐冲击性≥，kg.cm | 20 | 50 | GB/T1732-1993 |
| 漆膜透明性 | 优 | 优 | 目视 |
| 丰满度 | 优 | 优 | 目视 |
| 滑爽感 | 手感爽滑 | 手感爽滑 | 用手感觉 |
| 储存稳定性，50℃，20天 | 无异常 | 合格 | GB/T6753.3-86 |
本实施例合成的高固低粘醇酸树脂固含80±1％，粘度很低，粘度为150～250mpa.s/25℃，有较高反应活性，按A组份：B组份＝1：1配比施工，VOC低于420g/L，并且形成的涂膜具有、优良的丰满度、优异的耐磨性[耐磨性/g(750g/500r)，0.02]、优异的透明度、高硬度(2H)、优良的附着力(1级)、良好的抗冲击性(50kg.cm)、以及良好的柔韧性(1mm)。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (14)
1.一种醇酸树脂，其特征在于，以质量份计，所述醇酸树脂的制备原料包括：
所述有机溶剂X选用二甲苯和醋酸丁酯，所述二甲苯在所述醇酸树脂的制备原料中的用量为1-5份，所述醋酸丁酯在所述醇酸树脂的制备原料中的用量为11-17份。
2.根据权利要求1所述的醇酸树脂，其特征在于，以质量份计，所述醇酸树脂的制备原料包括：
3.根据权利要求1所述的醇酸树脂，其特征在于，所述醇酸树脂的制备原料还包括减色剂或/和抗氧剂。
4.根据权利要求1所述的醇酸树脂，其特征在于，所述醇酸树脂的粘度为150-250mpa.s/25℃，固含为79-81％。
5.权利要求1-2以及4任一项所述的醇酸树脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
混合所述的蓖麻油、二甘醇以及二甲苯，制备物料Ⅰ；
向所述物料Ⅰ中加入所述的三羟甲基丙烷、苯酐、以及季戊四醇，制备物料Ⅱ；
向所述物料Ⅱ中加入所述的醋酸丁酯。
6.根据权利要求5所述的醇酸树脂的制备方法，其特征在于，所述物料Ⅰ是在惰性气体环境下制备；或/和，所述物料Ⅱ经过加热处理之后再加入所述醋酸丁酯，所述加热处理包括：升温至168-172℃，保温0.5-1.5h，再升温至207-213℃，保温0.5-1.5h，降温至小于等于120℃。
7.一种漆料组合物，其特征在于，以质量份计，所述漆料组合物的制备原料包括：
8.根据权利要求7所述的漆料组合物，其特征在于，所述有机溶剂Y选自丙二醇甲醚醋酸酯以及醋酸丁酯中的至少一种；或/和，所述消泡剂选自BYK141；或/和，所述流平剂选自BYK333。
9.权利要求1至4任一项所述的醇酸树脂或者权利要求7或者8所述的漆料组合物在制备清面漆中的应用。
10.一种清面漆，其特征在于，所述清面漆包括主剂和固化剂，所述主剂选用权利要求7或者8所述的漆料组合物。
11.根据权利要求10所述的清面漆，其特征在于，所述固化剂为聚异氰酸酯固化剂。
12.根据权利要求11所述的清面漆，其特征在于，以质量份计，所述聚异氰酸酯固化剂包含80-85份聚异氰酸酯以及15-25份有机溶剂Z。
13.根据权利要求12所述的清面漆，其特征在于，所述有机溶剂Z选自丙二醇甲醚醋酸酯以及醋酸丁酯中的至少一种。
14.根据权利要求10至13任一项所述的清面漆，其特征在于，所述主剂和所述固化剂的质量比1：(0.8-1)。
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