一種低酸值低voc的水性丙烯酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明是屬于涂料領(lǐng)域，它是一種低酸值、低VOC的水性丙烯酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制備方法。先將環(huán)氧樹脂用脂肪酸改性，再用丙烯酸和丙烯酸酯單體在引發(fā)劑的作用下改性，然后加入中和劑和催干劑，加水乳化，減壓脫溶劑即得到低酸值、低VOC的水性丙烯酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂乳液。其中乳液的酸值在10-15mgKOH/g，固含30-50％，乳液的VOC含量小于7％。所得到的樹脂因?yàn)槠漭^低的酸值，具有優(yōu)異的耐水性，因?yàn)槠錁O低的VOC含量，大大降低了污染物的排放，降低了對人的危害。另外由于較高的不飽和脂肪酸的含量和環(huán)氧樹脂的含量，并加入了催干劑，使樹脂本身具有可常溫自干，優(yōu)異的防銹性能等特點(diǎn)。
【專利說明】-種低酸值低voc的水性丙稀酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的 制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開了一種低酸值、低V0C的水性丙締酸和脂肪酸改性的環(huán)氧樹脂的制備 方法，屬于水性涂料領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前涂料樹脂還主要W溶劑型樹脂為主，如醇酸樹脂，環(huán)氧醋樹脂。水性的醇酸 樹脂因?yàn)槠渥陨淼拇祖I的水解問題，所W儲存穩(wěn)定性很差，另外其在常溫下的干燥也很 慢。專利（CN1375535A)對W醇酸樹脂為核，W乳液聚合的方式用丙締酸（醋）對醇酸樹 脂進(jìn)行改性，改善了醇酸樹脂的干性和水解問題，但其因?yàn)槭侨橐壕酆系漠a(chǎn)品，乳液中有 大量的乳化劑，很容易出現(xiàn)閃誘的現(xiàn)象，其防誘性能較差。湖南湘江涂料有限公司的專利 (CN101864044A) -種水性丙締酸改性環(huán)氧醋樹脂采用核殼聚合的方式，具有較好的儲存穩(wěn) 定性，但其乳液中依然含有10-20%的溶劑，產(chǎn)生較多的V0C。并且在其合成方式下，只有 樹脂具有較高的酸值（20-40m巧OH/g)才能具有較好的水分散性，導(dǎo)致樹脂的耐水性較差， 另外其適用范圍為烘烤型漆。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服上述樹脂的各種缺陷。提供一種低酸值、低V0C的水性丙 締酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制備方法。W實(shí)現(xiàn)高耐水性，鹽霧性，極低的V0C排放，自干 型樹脂水分散體。
[0004] 本發(fā)明是屬于涂料領(lǐng)域，是一種低酸值、低V0C的水性丙締酸和脂肪酸改性環(huán)氧 樹脂的制備方法。一種低酸值、低V0C的水性丙締酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂，其特征在于： 合成配方中環(huán)氧樹脂15-40份，不飽和脂肪酸11-40份，丙締酸類單體2-8份，丙締酸醋類 單體（含苯己締）5. 5-35份，催化劑0-0. 1份，引發(fā)劑0. 6-2份，溶劑20-40份，中和劑5-15 份，催干劑1-5份，水100-200份。
[0005] 其中水性丙締酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的優(yōu)選配方為環(huán)氧樹脂19-35份，脂肪酸 12-27份，丙締酸類單體2-4份，丙締酸醋類單體（含苯己締）5-30份，催化劑0-0. 08份，弓I 發(fā)劑0. 6-1. 6份，溶劑20-30份，中和劑5-10份，催干劑1-5份，水100-150份。
[0006] 一種低酸值、低V0C的水性丙締酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂，所述環(huán)氧樹脂為雙酪A 型環(huán)氧樹脂。
[0007] 如上所述之雙酪A型環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂優(yōu)選環(huán)氧當(dāng)量在500?3000范圍內(nèi)的環(huán) 氧樹脂一種或兩種。
[000引一種低酸值、低V0C的水性丙締酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂，用于改性的脂肪酸為 不飽和脂肪酸，為亞麻油酸，桐油樹，豆油酸，亞油酸，妥爾油酸中，脫水藍(lán)麻油酸的一種或 幾種。
[0009] 一種低酸值、低V0C的水性丙締酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂，用于改性的丙締酸類 單體包括丙締酸，甲基丙締酸的一種或兩種。
[0010] 一種低酸值，低VOC的水性丙締酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂，所述丙締酸醋類單體 包括苯己締，甲基丙締酸甲醋，（甲基）丙締酸了醋，甲基丙締酸異冰片醋，（甲基）丙締酸 哲己醋，甲基丙締酸縮水甘油醋中的一種或幾種。
[0011] 一種低酸值，低VOC的水性丙締酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂，所述催化劑為有機(jī)錫 或者鋒類催化劑。
[0012] 如上所述的催化劑為氧化鋒，環(huán)燒酸鋒中的一種。
[0013] 一種低酸值、低VOC的水性丙締酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂，所述的引發(fā)劑為過氧 化苯甲酸，過氧化苯甲酸叔了醋，二叔了基過氧化物，二叔戊基過氧化物，過氧化-2-己基 己酸叔了醋（戊醋），的一種或兩種。
[0014] 一種低酸值、低VOC的水性丙締酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂，所述溶劑為二己二醇 了離，二丙二醇了離，正了醇，己二醇單了離，丙二醇了離，丙二醇甲離，己醇，異丙醇，仲了 醇中的一種或幾種。
[0015] 一種低酸值、低VOC的水性丙締酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂，其中和劑為S己胺， N，N-二甲基己醇胺，甲基嗎咐中的一種或幾種。
[0016] 一種低酸值、低VOC的水性丙締酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂，所述催干劑為鉆，錯， 鋒，巧類催干劑或其組合物。
[0017] 如上所述之一種低酸值、低VOC的水性丙締酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂，其具體制 備方法為：
[001引 （1)環(huán)氧樹脂的脂肪酸改性：將配方中的環(huán)氧樹脂和脂肪酸，催化劑加入反應(yīng)蓋 中，并加入5-7份的二甲苯，攬拌并升溫至210°C，二甲苯循環(huán)回流帶出反應(yīng)生成的水，保溫 至物料的酸值小于5m巧OH/g，并用真空將物料中的二甲苯抽出。降溫至130?160°C加入 配方中的部分溶劑稀釋待用；
[0019] (2)丙締酸（醋）改性；將配方中的丙締酸，丙締酸醋（或苯己締）加入部分引發(fā) 劑混合均勻，在110-150°C，用2-化r滴入上面滴入脂肪酸改性完的環(huán)氧樹脂中，滴加完后 補(bǔ)加引發(fā)劑反應(yīng)至轉(zhuǎn)化率98% W上，所得樹脂酸值20-30m巧OH/g ;
[0020] 做加水乳化過程；向似中反應(yīng)完的物料中加入中和劑，催干劑，攬拌均勻， 邊攬拌邊加入水乳化，所得乳液PH 8-10,固含30-40 %，細(xì)度25um W下，所得乳液酸值 10-15m^0H/g;
[0021] (4)減壓脫溶劑過程；將乳液加入容器中，升溫到30-70°C，逐步開大真空，在減壓 狀態(tài)下脫出乳液中大部分溶劑，脫完后加水調(diào)整到合適的固含。所得乳液固含30-50%，酸 值 10-15m巧OH/g，V0C7% W下，PH 值 8-10。
[0022] 工藝中所述的環(huán)氧樹脂和脂肪酸的反應(yīng)，其特征在于終點(diǎn)酸值控制在小于 5m巧OH/g。
[0023] 工藝中所述丙締酸（或醋）改性，其特征反應(yīng)溫度根據(jù)不同的引發(fā)劑不同，用過氧 化苯甲酷，過氧化苯甲酸叔了醋的反應(yīng)溫度為110-130°C，用二叔了基（戊基）過氧化物的 反應(yīng)溫度為140-150°C，過氧化-2-己基己酸叔了醋（戊醋）的反應(yīng)溫度為130-140°C。
[0024] 工藝中減壓脫溶劑的過程，其特征在于物料分散在水中后，采用減壓的方式脫出 物料中的全部或部分溶劑，其中相對真空度為-lOOWa到-50KPa，溫度為30?70°C。
[002引本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
[0026] 本發(fā)明的主體是環(huán)氧樹脂，具有比醇酸樹脂更好的防腐性能；
[0027] 將其用一定量的不飽和脂肪酸改性，加入催干劑后，具有較好的常溫干燥的性 能；
[002引利用丙締酸（醋）進(jìn)行接枝共聚，利用丙締酸中和提供水溶性，因丙締酸是共聚 反應(yīng)，避免了水溶性基團(tuán)脫離主鏈，使樹脂水性化后更穩(wěn)定；
[0029] 在油酸中采用含有共輛雙鍵的油酸，增加了共聚反應(yīng)的接枝點(diǎn)，所W可W在配方 中采用較低的酸值就可W達(dá)到較好的水分散性，從而使樹脂的耐水性得到大幅度的提高；
[0030] 乳液采用自乳化的工藝，無小分子的乳液劑，樹脂的性能更好，避免閃誘；
[0031] 樹脂配方中盡量采用低沸點(diǎn)的助溶劑，水分散完的乳液利用減壓脫出乳液中的溶 劑，分散體中VOC含量很低。
[0032] 通過本配方得到的改性環(huán)氧樹脂分子主體結(jié)構(gòu)為：
[0033]

【權(quán)利要求】
1. 一種低酸值、低VOC的水性丙烯酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于， 合成步驟為： (1) 環(huán)氧樹脂的脂肪酸改性：將配方中的環(huán)氧樹脂和脂肪酸，催化劑加入反應(yīng)釜中，并 加入5-7份的二甲苯，攪拌并升溫至210°C，二甲苯循環(huán)回流帶出反應(yīng)生成的水，保溫至物 料的酸值小于5mgK0H/g，并用真空將物料中的二甲苯抽出，降溫至130?160°C加入配方中 的部分溶劑稀釋待用； (2) 丙烯酸（酯）改性：將配方中的丙烯酸，丙烯酸酯（或苯乙烯）加入部分引發(fā)劑混 合均勻，在110-150°C，用2-4hr滴入上面滴入脂肪酸改性完的環(huán)氧樹脂中，滴加完后補(bǔ)加 引發(fā)劑反應(yīng)至轉(zhuǎn)化率98 %以上，所得樹脂酸值20-30mgK0H/g ; (3) 加水乳化過程：向（2)中反應(yīng)完的物料中加入中和劑，催干劑，攪拌均勻，邊攪拌邊 加入水乳化，所得乳液？118-10，固含30-40%，細(xì)度2511111以下，所得乳液酸值10-151^1(011/ g ; (4) 減壓脫溶劑過程：將乳液加入容器中，升溫到30-70°C，逐步開大真空，在減壓狀態(tài) 下脫出乳液中大部分溶劑，脫完后加水調(diào)整到乳液固含30-50%，酸值10-15mgK0H/g，V0C 小于 7%，PH 值 8-10。
2. 如權(quán)利要求1所述之一種低酸值、低V0C的水性丙烯酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制 備方法，其特征在于：在步驟（2)中，其特征反應(yīng)溫度根據(jù)不同的引發(fā)劑而不同，用過氧化 苯甲酰，過氧化苯甲酸叔丁酯的反應(yīng)溫度為110-130°C;用二叔丁基（戊基）過氧化物的反 應(yīng)溫度為140-150°C ;過氧化-2-乙基己酸叔丁酯（戊酯）的反應(yīng)溫度為130-140°C。
3. 如權(quán)利要求1所述之一種低酸值、低VOC的水性丙烯酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制 備方法，其特征在于：工藝中減壓脫溶劑，在物料分散在水中后，采用減壓的方式脫出物料 中的全部或部分溶劑，采用相對真空度為-lOOkPa到-50KPa，溫度為30?70°C。
4. 如權(quán)利要求1所述之一種低酸值、低V0C的水性丙烯酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制 備方法，其特征在于所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂，其為環(huán)氧當(dāng)量在500?3000范 圍內(nèi)的一種或兩種環(huán)氧樹脂。
5. 如權(quán)利要求1所述之一種低酸值、低V0C的水性丙烯酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制 備方法，其特征在于：脂肪酸為不飽和脂肪酸，為亞麻油酸，桐油樹，豆油酸，亞油酸，妥爾油 酸中，脫水蓖麻油酸的一種或幾種。
6. 如權(quán)利要求1所述之一種低酸值、低V0C的水性丙烯酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制 備方法，其特征在于：丙烯酸類單體包括丙烯酸或甲基丙烯酸的一種或兩種；丙烯酸酯類 單體包括苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯，（甲基）丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸異冰片酯，（甲基）丙 烯酸羥乙酯，甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種或幾種。
7. 如權(quán)利要求1所述之一種低酸值、低V0C的水性丙烯酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制 備方法，其特征在于：催化劑為氧化鋅，環(huán)烷酸鋅中的一種。
8. 如權(quán)利要求1所述之一種低酸值、低V0C的水性丙烯酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制 備方法，其特征在于：引發(fā)劑為過氧化苯甲酸，過氧化苯甲酸叔丁酯，二叔丁基過氧化物，二 叔戊基過氧化物，過氧化-2-乙基己酸叔丁酯（戊酯），的一種或兩種。
9. 如權(quán)利要求1所述之一種低酸值、低V0C的水性丙烯酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制 備方法，其特征在于：溶劑為二乙二醇丁醚，二丙二醇丁醚，正丁醇，乙二醇單丁醚，丙二醇 丁醚，丙二醇甲醚，乙醇，異丙醇，仲丁醇中的一種或幾種。
10.如權(quán)利要求1所述之一種低酸值、低VOC的水性丙烯酸和脂肪酸改性環(huán)氧樹脂的制 備方法，其特征在于：中和劑為三乙胺，N，N-二甲基乙醇胺，甲基嗎啉中的一種或幾種；催 干劑為鈷，鋯，鋅，鈣類催干劑或其組合物。
【文檔編號】C08G59/16GK104513343SQ201410734642
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】王英, 秦文 申請人:北京金匯利應(yīng)用化工制品有限公司