[发明专利]水性环氧改性醇酸树脂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及一种醇酸树脂，尤其涉及一种具有水溶性和防腐性的水性环氧改性醇酸树脂及其制备方法，本发明还涉及该水性环氧改性醇酸树脂在水性工业防腐涂料中的应用。

背景技术

随着涂料工业和涂装向低污染化发展，水性涂料正在日益兴起。它减少了有机溶剂对环境所造成的危害与污染，保障了操作人员的身体健康，降低了涂料的生产成本，便于工厂采取安全措施和运输，同时又便于工具的清洗。它省能源、省资源、无公害，作为一种低VOC排放的绿色环保涂料，非常具有研制开发的必要，亦具有广泛的应用前景。

水性涂料常用的水性树脂有：水性环氧树脂、水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂、水性醇酸树脂等。其中醇酸树脂是我国发展最早、产量最大的合成树脂，它价格便宜、施工简单、原料来源丰富、酸值低、能溶解于多种有机溶剂，适用于一切木材、塑料、金属的表面涂装，对颜料、填料等有较好的润湿和分散性，用其制成的漆，漆膜光亮，附着力强，耐久性好，柔韧性、光泽和丰满度都非常优良，可与多种合成树脂混合使用。当然，醇酸树脂在性能上也存在涂膜干燥缓慢，硬度低，耐水性、耐腐蚀性差，户外耐候性不佳等缺点，这都需要通过改性来改善其性能。为了满足环保法规的要求以及市场的需要，醇酸树脂的发展将随着的水性化、改性研究的拓宽与深入而日新月异。

醇酸树脂分子具有极性主链和非极性侧链，使其能够和许多树脂、化合物较好地混溶，为进行各种物理改性提供了前提；此外其分子上具有羟基、羧基和双键等反应性基团，可通过化学合成的途径引入其它分子，这是对醇酸树脂化学改性的基础。水性醇酸树脂的改性研究主要集中在以下几方面：

1．苯乙烯改性水性醇酸树脂

苯乙烯改性醇酸树脂涂料具备三大特点：粘接力强、干燥速度快、耐水性好。苯乙烯改性水溶性醇酸树脂可采取两种方法，一是先用苯乙烯改性合成醇酸树脂的原料，即改性脂肪酸或醇解后的油，然后再合成水溶性醇酸树脂，从而得到苯乙烯改性水性醇酸树脂；另一个方法是先制备好水溶性醇酸树脂后，再用苯乙烯改性。一般后者的产品综合性能较好，生产工艺也易于控制。苯乙烯改性水溶性醇酸树脂可以提高醇酸树脂的耐水性、耐碱性、硬度和干率，可以制备快干、耐潮、光亮、美观的室内用防护与装饰磁漆、农机用漆，但是苯乙烯改性水溶性醇酸树脂降低了树脂的柔韧性、耐候性及耐烃类溶剂的性能，与未改性的醇酸树脂不能混合，因此两者也不能混合使用。

2．丙烯酸改性水性醇酸树脂

丙烯酸改性水溶性醇酸树脂一般有两种方法：一种是双键共聚法，就是将丙烯酸类单体与醇酸树脂中脂肪链上的共扼双键发生DielS-Alder反应；另一种改性法是将单体与预聚物中的不饱和二元酸如顺丁烯二酸酐进行共聚，使共扼双键丙烯酸化。在醇酸树脂中引入二元环状羧酸，将丙烯酸酯类单休通过游离基聚合接枝到醇酸树脂分子中，合成丙烯酸改性水溶性醇酸树脂，该树脂制备的涂料具有优良的干燥性、耐水性、耐盐雾性能及机械性能。从总体上看，丙烯酸改性醇酸树脂比苯乙烯改性醇酸树脂具有更好的耐候性、保旋光性以及耐刮伤性。因而，对醇酸树脂的丙烯酸改性是一个很有发展前景的研究领域。

3．有机硅树脂改性水性醇酸树脂

有机硅改性醇酸树脂有物理法和化学法两种方法。物理法有一定的缺陷，己被淘汰。化学法即将有机硅中间体与三羟甲基丙烷、间苯二甲酸和脂肪酸一起反应得到一种含羟基的预聚物，然后与偏苯三酸酐反应剩余羧基，再以氨中和成盐而得到水溶性。有机硅改性水性醇酸树脂涂料具有与水性醇酸树脂类似的施工性能，不但干燥性能、耐候性、耐久性、耐热性和耐水解性都得到改善，而且还显示出优良的外观和耐水性。水性硅树脂改性醇酸涂料的用途较广，可用于各类物体的涂饰，如船舶、仪表、工具、办公室设备、金属建筑材料和金属零件等。

4．环氧树脂改性水性醇酸树脂

环氧树脂是含有环氧基团的高分子物，与固化剂或脂肪酸进行反应，交联而成网状结构的大分子，可制备性能优良的涂料树脂。环氧树脂漆膜抗化学性优良，耐碱性尤其突出，对金属、陶瓷、混凝土、塑料、木材等极性底材均有优良的附着力。环氧树脂不仅在成膜过程中可用醇酸树脂作交联剂，还可以在醇酸树脂合成过程中引入，用于改性醇酸树脂。一般在合成过程中引入的环氧树脂，分子量不要太大，加量不能过多，否则树脂粘度不易控制，易黄变起皱，还降低干燥性。醇酸树脂经环氧树脂改性后可提高漆膜的耐热、耐水性、耐化学性，改进漆膜附着力。