水溶性醇酸氨基烘漆的研制.pdf

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1、2 0 1 0 年6 月 第1 3 卷第6 期 现代涂料与溶装 M o d e r nP a i n t F i n i s h i n g J u n 2 0 1 0 V 0 1 1 3N o 6 水溶性醇酸氨基烘漆的研制 刘保磊，王欣，肖斌，王秋燕，高应宝 ( 江苏长江涂料有限公司，南京2 1 0 0 4 7 ) 摘要：采用饱和脂肪酸、苯酐、三羟甲基丙烷、新戊二醇和偏苯三酸酐合成水溶性醇酸树脂。与甲醚化三聚 氰胺甲醛树脂制备水溶性醇酸氨基烘漆。该水溶性醇酸氨基烘漆的漆膜性能均达到并超过溶剂型 醇酸氨基烘漆的漆膜性能。讨论了酸值、羟值、油度、氨基树脂、中和荆、助溶剂和树脂结构等因素对 树脂合

2、成及应用性能的影响。水溶性醇酸氨基烘漆与水性醇酸防锈底漆配套使用具有优异的防腐 性能。 关键词：水性涂料；水溶性醇酸树脂；氨基漆；烘漆 中图分类号：T Q 6 3 3 文献标识码：A文章编号：1 0 0 7 9 5 4 8 ( 2 0 1 0 ) 0 6 - 0 0 1 2 - - 0 2 D e v e l o p m e n to fW a t e r - s o l u b l eA m i n o - a l k y dB a k i n gP a i n t L I UB a o - l e i , W A N GX i n , X I A0B i n , W AN GQ i u -

3、 y a n , G A0Y 砒尹6 a o A b s t r a c t ：T h ew a t e r s o l u b l ea l k y dr e s i nw a ss y n t h e s i z e db ys a t u r a t e df a t a c i d ，p h t h a l i ca n h y d r i d e ，t r i m e t h y l o l p r o p a n e ，n e o p e n t y lg l y c o la n dt r i m e l l i t i ca n h y d r i d e T h ew a t

4、 e r - s o l u b l ea m i n o - a l k y db a k i n gp a i n tw a sd e v e l o p e db y a m i n or e s i na n da l k y dr e s i n T h ep r o p e r t i e so fw a t e r - s o l u b l ea m i n o - a l k y db a k i n gp a i n ta r eb e t t e rt h a ns o l v e n t b o r n e a m i n o a l k y db a k i n gp

5、 a i n t T h ei n f l u e n eo fa c i dv a l u e ，h y d r o x y lv a l u e ，o i l - l e n g t h ，a m i n o - r e s i n ，n e u t r a l i z e r , c o - s o l v e n t s a n dt h es t r u c t u r eo fr e s i n so nt h es y n t h e s i sa n da p p l i c a t i o np r o p e r t i e so fw a t e r - s o l u

6、b l ea l k y dr e s i nw e r ed i s c u s s e d T h e w a t e r - s o l u b l ea l k y da m i n ob a k i n gp a i n tc a nb ec o m p a t i b l ew i t hw a t e r - b o r n ea l k y da n t i - c o r r o s i v ep r i m e r , w h i c hh a s o u t s t a n d i n ga n t i - c o r r o s i v ep r o p e r t y

7、 T h es y s t e mc a nb ew i d e l yu s e di ni n d u s t r i a lf i e l d so fa u t o m o b i l e s ，h o m ea p p l i - a n c e s ，i r o n ，f o u n d r y ，a n d8 0o n K e yw o r d s ：w a t e r - s o l u b l ep a i n t ，w a t e r - s o l u b l ea l k y dr e s i n ，a m i n op a i n t ，b a k i n gp a

8、i n t l 引言 随着新环保法规的出台，传统的溶剂型涂料的使 用受到限制，从而促使涂料向高固体分、粉末、水性等 环保型涂料方向发展，尤其以水作溶剂的水性涂料，因 其具有节省大量能源，V O C ( 挥发性有机化合物) 含量 大大低于溶剂型涂料等优点而获得迅速发展。水性氨 基烘漆具有漆膜交联速度快、性能好、固化不受外界自 然条件影响等优点。 采用水溶性醇酸树脂为主体树脂，甲醚化氨基树 脂作为交联剂，制备高性能水溶性醇酸氨基烘漆，该 漆所形成的漆膜具有较高的硬度、高韧性和光泽，抗 冲击、耐化学介质和耐候性均达到或超过溶剂型醇酸 氨基烘漆【l - 2 1 ，与水性醇酸防锈底漆配套使用具有优异 的

9、防腐性能，可广泛用于汽车、家电、印铁、铸造等工 业领域。 1 2 2试验部分 2 1 原材料 月桂酸、苯酐、三羟甲基丙烷、新戊二醇、二甲苯、 蒸馏水、偏苯三酸酐、助溶剂、金红石型钛白粉，均为工 业级；p H 调节剂，化学纯；水性润湿分散剂、水性消泡 剂和水性流平剂，均为进口产品；甲醚化氨基树脂，三 木公司和英力士公司产品。 2 2 水溶性醇酸树脂的合成 在反应釜中投入配方量的月桂酸、苯酐、三羟甲基 丙烷、新戊二醇，开动搅拌，J J 0 - - q 日苯回流；升温到2 0 0 进行酯化，至合适酸值，降温至1 5 0 ，加入偏苯三 酸酐，再逐渐升温到1 6 5o C 酯化至合适酸值；真空抽二 甲苯

10、，然后降温至6 0 ，加入p H 调节剂和助溶剂，中 和至p H 为7 8 ；再加入水，分散3 0m i n ，调整到5 0 固含量，过滤即得水溶性醇酸树脂。 万方数据 2 0 1 0 年6 月 第1 3 卷第6 期 现代溶科与涂装 M o d e r nP a i n t F i n i s h i n g J u n 2 0 1 0 V 0 1 1 3N o 6 2 3 水溶性醇酸氨基烘漆的制备 将水溶性醇酸树脂、水性润湿分散剂、蒸馏水和金 红石型钛白粉或钼铬红依次加入搅拌釜中，搅拌混合 均匀，在砂磨机中高速研磨至细度不大于2 0 斗m ，再加 入水性流平剂、水性消泡剂、甲醚化氨基树脂和蒸

11、馏水 搅拌均匀，过滤包装。 2 4 技术性能 各项技术性能均按相应的国家标准进行检测，结 果见表l 。 表1 性能检测结果 性能检测结果性能检测结果 漆膜外观平整光滑柔韧性r a m l 塾度罂暮，8 3 耐水性不起泡、不脱落， 涂一4 杯) ，s( 1 6 8h )允许轻微变色 耐油性不起泡、不脱落， 固体含量5 6 ( 1 6 8h )允许轻微变色 天燥吧曼。、， 3 0 辩盐雾譬 不起泡，不生锈1 6 8h( 1 2 0 一1 6 0 ) m i n() 。 细度p m 2 0 耐冲击性e m 5 0 铅笔硬度( 划伤) 2 H 附着力，级 1 摆杆硬度0 7 1 3 结果与讨论 3 1

12、 水溶性醇酸树脂的酸值对漆膜性能的影响 酸值直接影响着树脂的水溶性，酸值越高水溶性 越好。尽管在水溶性氨基烘漆体系中羧基也参与反应， 但因其反应速率比活性羟基与氨基树脂的反应速率 慢，所以酸值过高会导致耐水性下降。在树脂的生产 过程中控制醇酸树脂的酸值在4 0 5 0m g K O H g ，既保 证足够的水溶性又不影响漆膜的耐水性。 3 2 多元醇的选择 甘油是合成醇酸树脂常用的多元醇，但因其制成 的醇酸树脂耐水解性太差而无法应用。季戊四醇合成 的醇酸树脂交联密度高，不适合制备短油度的水溶性 醇酸树脂。新戊二醇和气羟甲基丙烷羟基d 和1 3 位 上的取代基较多，根据位阻效应，合成的醇酸树脂中

13、的 酯键抗水解性较好，制备的氨基烘漆具有较好的贮存 稳定性。通过对新戊二醇和i 羟甲基丙烷优化复配组 合，在取得优异的抗水解性能的同时，获得了理想的水 溶性、交联密度、硬度和韧性。 3 3 水溶性醇酸树脂羟值的控制 羟值越高水溶性越好，但不利于水性醇酸树脂的 贮存稳定性，同时也使加入的氨基树脂的量相应增加， 影响漆膜的韧性。因此将树脂的羟值控制在9 0 1 1 0 m g K O H g ，通过调整醇酸树脂和氨基树脂的比例，可以 获得优异的综合性能。 3 4 中和剂的选择 只有经胺类中和剂中和过的水性醇酸树脂才具备 水溶性，常用的中和剂包括氨水、三乙胺和二甲基乙醇 胺等。中和剂的选择对涂料的水

14、溶性、稳定性、漆膜干 燥性能和耐水性能均有影响。 由于氨水的挥发速率快，容易使烘漆的p H 下降， 导致烘漆的贮存稳定性不好。二甲基乙醇胺的挥发速 率慢，但会导致漆膜颜色变深和耐水性变差。 而三乙胺的挥发速率适中，助溶效果好，能保证烘 漆的施工性，同时三乙胺是叔胺，不会使酯键水解，提 高了烘漆的贮存稳定性。 3 5 氨基树脂的选择 选择氨基树脂的原则，一是烘漆的贮存稳定性好， 二是和醇酸树脂的混容性好，三是交联反应迅速。 甲醚化氨基树脂极性大，水溶性好，因此常选用甲 醚化的氨基树脂制备水溶性醇酸氨基烘漆。部分甲醚 化氨基树脂交联速度快，烘烤温度低，常用于制备低温 快速固化氨基树脂。而六甲醚化氨

15、基树脂( H M M M ) 在 固化过程中是由甲氧基醚交换，逸出甲醇，再和水溶性 醇酸树脂的羟基交联固化，因此固化温度高( 1 6 0o C 以 上) ，但是由于H M M M 官能度高，固化交联密度大，所 以漆膜硬度更高，而且耐化学介质性能也很好。同时 H M M M 制备的氨基烘漆的贮存稳定性要比部分醚化 的氨基树脂好。因此可以根据客户的不同需求选择合 适的氨基树脂。 3 6 水溶性醇酸树脂和氨基树脂的比例对漆膜性能 的影响 水溶性醇酸树脂和氨基树脂的比例对漆膜的物 理、化学性能有很大的影响，选择合适的配比，能得到 各项性能均衡的漆膜。水溶性醇酸树脂和氨基树脂的 比例对漆膜性能的影响见表

16、2 。 表2 水溶性醇酸树脂和氨基树脂的比例对漆膜性能的影响 漆膜性能 水溶性醇酸树脂：氨基树脂 l ：12 ：13 ：14 ：15 ：l 摆杆硬度 柔韧性m m 耐冲击性e m 附着力，级 耐盐雾性( 1 6 8h ) 级 从表2 可以看出，当氨基树脂增加，漆膜的硬度、 防腐性能随之提高，但柔韧性、附着力随之降低。综合 考虑，水溶性醇酸树脂：氨基树脂为3 ：l 时可获得各 项性能优良的水溶性醇酸氨基烘漆。( 下转第1 8 页) 嘴-。，嘲。如。2帆。，2 船22唧2柏。： 躬，m喊，m。 万方数据 2 0 1 0 年6 月 第1 3 卷第6 期 现代滁科与涂装 M o d e r nP a

17、i n t 探讨了各种因素如脂肪酸种类、多元醇、多元酸、 中和剂、助溶剂、油度、醇超量、分子量大小及其分布、最终酸值、固体分含量对树脂水深性及涂层性能的影响;还初步探讨了醇酸树脂自干固化机理及 影响涂料干燥的各种因素. 5.期刊论文 钟鑫.孙慧.ZHONG Xin.SUN Hui 自干水溶性醇酸树脂涂料 -现代涂料与涂装2007,10(8) 以亚麻油酸、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、苯甲酸、顺丁烯二酸酐、偏苯三酸酐为原料合成水溶性醇酸树脂,中和后制得的涂料具有干性好、硬度高 、耐水性和贮存稳定性优良等特性. 6.会议论文 杨伟超.李洪义.王金淑.赵云光.毛倩谨.杜玉成 聚苯胺的合成与它在水性防腐蚀

18、涂料中的应用 2007 本文以乳液法合成了聚苯胺,并通过扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱仪等设备对产品进行了检测,发现合成的聚苯胺呈球状,纯度较高、分解温度在 280,并且有一定的结晶性.将聚苯胺混合在水溶性醇酸树脂中,通过电化学工作站和盐雾实验箱检测表明,聚苯胺加入量在5时,与没有加入聚苯胺的涂 层相比,腐蚀电流大幅下降.在盐雾实验箱中,聚苯胺加入量为5时的涂层在320h没有腐蚀现象出现. 7.学位论文 刘迎新 气干型改性水溶性醇酸涂料的研制 2006 近年来，随着环保法规的限制以及人们环保意识的日益增强，环境友好型涂料受到人们的重视。水性涂料的研究和应用成为涂料工业的主要发展方 向之一。本论

19、文研究了水溶性醇酸树脂和苯乙烯丙烯酸/酯改性水溶性醇酸树脂的合成工艺和影响因素，以改进涂料的综合性能。 实验中采用脂肪酸法合成水溶性醇酸树脂，研究了树脂变量、原材料的种类、配比、助剂等因素对树脂性能的影响，并确定了最终工艺和配方。选 用妥尔油酸、松香、间苯二甲酸、三羟甲基丙烷、新戊二醇、偏苯三酸酐用脂肪酸法合成树脂。使用氨水、三乙胺为中和剂，乙二醇单丁醚为助溶剂。 控制油度为45-50，醇超量为1.07，最终酸值为45-55mgKOH/g。该树脂配制的水溶性醇酸底漆在硬度、附着力、抗冲击强度和耐溶剂性方面均达到技术 指标。 使用苯乙烯丙烯酸(酯)用接枝共聚的方法改性醇酸树脂。实验研究了树脂变量

20、、改性剂用量、改性反应温度、改性剂添加方式等因素对改性树脂性 能的影响，确定了最终的配方和工艺。选用妥尔油酸、间苯二甲酸、三羟甲基丙烷、季戊四醇、苯甲酸、顺丁烯二酸酐用脂肪酸法合成基础醇酸树脂 ，选用苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯为改性剂。合适的改性途径如下：基础醇酸树脂的油度为50-55，醇超量为1。17，在125-130条件下，将混 合单体在4.5-5小时内滴加到基础醇酸树脂中，改性剂用量为树脂的40-50。该改性树脂配制的水溶性磁漆具有优良的干燥性能和耐水性能。 通过将改性树脂和未改性树脂进行性能比较试验，改性树脂干燥性能和耐水性有显著提高。 本文链接：http:/ 授权使用：五邑大学(wydx)，授权号：707526b7-fa4d-4c35-b208-9e5c016e35f5 下载时间：2010年12月30日