CN107603431B - 一种氨基烤漆用多功能促进剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氨基烤漆用多功能促进剂，主要由以下原料制成：环氧树脂、磷酸类化合物、缩水甘油脂肪族化合物和有机溶剂。该促进剂水溶性好，与树脂相容好，能提升涂料润湿性，能加速树脂与氨基树脂固化反应，还能跟氨基树脂交联，提高涂层耐溶剂性、附着力，该助剂还可以与金属基材形成一层致密的磷化膜，使涂层耐水性和抗闪蚀能力增强。本发明还公开了上述氨基烤漆用多功能促进剂的制备方法。

Description

一种氨基烤漆用多功能促进剂及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种氨基烤漆用多功能促进剂及其制备方法。

背景技术

目前市面上烤漆用助剂功能大多单一，一个完整涂料为了是综合性能达标，常常会在配方中引入多种功能助剂如：附着力促进剂、酸催化剂、密着剂、抗闪蚀剂等，这些助剂种类使用的越多，涂料成本越高，涂料的稳定性也会随之下降，且增加了配方的复杂性，使得涂料生产工艺繁琐容易因人为因素导致漏加误加原材料。

针对以上问题，开发一种多功能几合一效果的助剂将具有一定商业价值，简化涂料制备工艺，降低涂料制备成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氨基烤漆用多功能促进剂，该促进剂水溶性好，与树脂相容好，能提升涂料润湿性，能加速树脂与氨基树脂固化反应，还能跟氨基树脂交联，提高涂层耐溶剂性、附着力，该助剂还可以与金属基材形成一层致密的磷化膜，使涂层耐水性和抗闪蚀能力增强。

本发明的目的还在于提供上述氨基烤漆用多功能促进剂的制备方法，该制备方法工艺简便，价格低廉。

本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种氨基烤漆用多功能促进剂，主要由以下原料制成：环氧树脂、磷酸类化合物、缩水甘油脂肪族化合物和有机溶剂。

磷酸改性环氧树脂在上世纪已有很多文献资料报道，大都作为主体树脂使用，利用环氧树脂的高硬度耐腐蚀特性用在罐厅涂装上，然而市面所见并没有该类产品应用。现大多把环氧磷酸酯来改性丙烯酸树脂或者聚氨酯，用在防腐领域，直接用作助剂鲜有报道。因为环氧磷酸酯用在水性涂料中稳定不是很好，与主体树脂相容性不好，易导致涂料分层，所以作为助剂应用并不是很广泛。

而本发明在现有环氧磷酸酯的制备技术上引入缩水甘油酯类脂肪族化合物，以改善环氧磷酸酯的溶解稳定性，降低分子结构表面张力，增强涂料配方润湿性。

进一步的，本发明氨基烤漆用多功能促进剂中：所述的环氧树脂、磷酸类化合物和缩水甘油脂肪族化合物的质量份配比为：环氧树脂140～160、磷酸类化合物20～70、缩水甘油脂肪族化合物20～70。

其中所述的有机溶剂的用量能溶解环氧树脂即可，其与环氧树脂的质量份配比优选为环氧树脂140～160、有机溶剂90～125。

在上述氨基烤漆用多功能促进剂的各原料中：

本发明所述的环氧树脂优选是环氧值为0.2～0.6mol/100g环氧树脂。

更佳的，本发明所述的环氧树脂为E-20环氧树脂、E44环氧树脂或E-55环氧树脂。

本发明所述的磷酸类化合物优选包括磷酸以及多磷酸、焦磷酸或五氧化二磷水解后能生成磷酸的化学物。

本发明所述的缩水甘油脂肪族化合物优选为带有环氧官能团能跟酸反应接枝的脂肪族化合物。

更佳的，本发明所述的带有环氧官能团能跟酸反应接枝的脂肪族化合物为叔碳酸缩水甘油酯(E10P)、缩水甘油酯硬脂酸或十二烷基缩水甘油醚。

本发明所述的有机溶剂优选为防白水、丙二醇甲醚或丙二醇甲醚醋酸酯。

本发明的第二个目的是通过以下技术方案来实现的：上述的氨基烤漆用多功能促进剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)选取环氧树脂和有机溶剂置于容器中，搅拌至环氧树脂溶解完全，接着在冰水浴中搅拌降温至物料温度低于5℃；

(2)加入磷酸类化合物继续搅拌使物料混匀；

(3)调节水浴温度至20～25℃保温，容器中物料开始反应放出大量热带动物料温度上升；

(4)待物料温度稳定后逐步升温至70～90℃，物料呈现淡黄色澄清透明状；

(5)加入缩水甘油脂肪族化合物，保温50～70min，取反应物测试酸值，控制产物酸值为60～120mgKOH/g出料，即得氨基烤漆用多功能促进剂。

本发明的原理是：本发明是用磷酸改性环氧树脂，并辅以缩水甘油脂肪族化合物。磷酸分子结构中的P-OH基团可以与金属基材缔和，磷化基材，增加附着力，酸催化加速树脂与氨基树脂的固化反应，环氧树脂可以提升涂膜的耐溶剂性能，分子链中的羟基还可以跟氨基树脂反应增加涂膜交联密度，缩水甘油酯类结构增强该助剂的溶解稳定性和与树脂的相容性，对基材的润湿性。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明中的氨基烤漆用多功能促进剂，其原料廉价易得，合成工艺简便安全；

(2)本发明中的氨基烤漆用多功能促进剂，相对于现有技术产品，除了具有提升涂层附着力的特点，还具有树脂相容性好的特点；

(3)本发明中的氨基烤漆用多功能促进剂，相对于现有技术产品，还能进一步提高涂层润湿性，提高涂层交联密度，显著提升涂层耐有机溶剂擦拭性能，能加速树脂与氨基树脂固化反应，还能跟氨基树脂交联，提高涂层耐溶剂性、附着力，是一种适用于氨基烤漆的多功能促进剂，具有多功能几合一的效果；

(4)本发明中的氨基烤漆用多功能促进剂还可以与金属基材形成一层致密的磷化膜，使涂层耐水性和抗闪蚀能力增强，特别适用以金属作基材的氨基烤漆；

(5)本发明中的氨基烤漆用多功能促进剂可用胺类中和成弱碱性溶于水，用在水性涂料中。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，以下结合具体实施例来说明，下述各实施例仅用于说明本发明而非对本发明的限制。

以下实施例中，采用的原料如无特殊说明，均为市售原料。

实施例1

本实施例提供的氨基烤漆用多功能促进剂，主要由以下质量份配比的原料制成：环氧树脂150、磷酸类化合物25.9、缩水甘油脂肪族化合物57.6、有机溶剂用量以能溶解环氧树脂为宜，此处为98。

其中环氧树脂是环氧值为0.2～0.6mol/100g环氧树脂，具体为E-20环氧树脂。

磷酸类化合物为质量百分含量为85％的磷酸。

缩水甘油脂肪族化合物为带有环氧官能团能跟酸反应接枝的脂肪族化合物，具体为叔碳酸缩水甘油酯。

有机溶剂为防白水。

该氨基烤漆用多功能促进剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)取E-20环氧树脂150份，防白水98份加入到四口瓶中，开动搅拌使环氧树脂充分溶解在溶剂中，将四口瓶置于冰水浴中搅拌降温至物料温度低于5℃；

(2)当物料温度低于5℃时加入85％磷酸25.9份继续搅拌半小时使物料混匀；

(3)缓慢升高水浴温度到20℃保温，瓶内物料开始反应放出热量带动物料温度继续上升；

(4)当瓶内温度稳定后逐步升高水浴温度至90℃，瓶内物料呈澄清透明状淡黄色液体；

(5)加入叔碳酸缩水甘油酯单体57.6份，搅拌、保温1小时，取样测试酸值，酸值为70mgKOH/g，出料，得到氨基烤漆用多功能促进剂。

实施例2

本实施例提供的氨基烤漆用多功能促进剂，主要由以下质量份配比的原料制成：环氧树脂150、磷酸类化合物50.7、缩水甘油脂肪族化合物26.4、有机溶剂用量以能溶解环氧树脂为宜，此处为110。

其中环氧树脂是环氧值为0.2～0.6mol/100g环氧树脂，具体为E-44环氧树脂。

磷酸类化合物为质量百分含量为85％的磷酸。

缩水甘油脂肪族化合物为带有环氧官能团能跟酸反应接枝的脂肪族化合物，具体为叔碳酸缩水甘油酯。

有机溶剂为防白水。

该氨基烤漆用多功能促进剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)取E-44环氧树脂150份，防白水110份加入到四口瓶中，开动搅拌使环氧树脂充分溶解在溶剂中，将四口瓶置于冰水浴中搅拌降温至物料温度低于5℃；

(2)当物料温度低于5℃时加入85％磷酸50.7份继续搅拌半小时使物料混匀；

(3)缓慢升高水浴温度到20℃保温，瓶内物料开始反应放出热量带动物料温度继续上升；

(4)当瓶内温度稳定后逐步升高水浴温度至90℃，瓶内物料呈澄清透明状淡黄色液体；

(5)加入叔碳酸缩水甘油酯单体26.4份，搅拌、保温1小时，取样测试酸值，酸值为100mgKOH/g，出料，得到氨基烤漆用多功能促进剂。

实施例3

本实施例提供的氨基烤漆用多功能促进剂，主要由以下质量份配比的原料制成：环氧树脂150、磷酸类化合物63.4、缩水甘油脂肪族化合物33、有机溶剂用量以能溶解环氧树脂为宜，此处为118。

其中环氧树脂是环氧值为0.2～0.6mol/100g环氧树脂，具体为E-55环氧树脂。

磷酸类化合物为质量百分含量为85％的磷酸。

缩水甘油脂肪族化合物为带有环氧官能团能跟酸反应接枝的脂肪族化合物，具体为叔碳酸缩水甘油酯。

有机溶剂为防白水。

该氨基烤漆用多功能促进剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)取E-55环氧树脂150份，防白水118份加入到四口瓶中，开动搅拌使环氧树脂充分溶解在溶剂中，将四口瓶置于冰水浴中搅拌降温至物料温度低于5℃；

(2)当物料温度低于5℃时加入85％磷酸63.4份继续搅拌半小时使物料混匀；

(3)缓慢升高水浴温度到20℃保温，瓶内物料开始反应放出热量带动物料温度继续上升；

(4)当瓶内温度稳定后逐步升高水浴温度至90℃，瓶内物料呈澄清透明状淡黄色液体；

(5)加入叔碳酸缩水甘油酯单体33份，搅拌、保温1小时，取样测试酸值，酸值为110mgKOH/g，出料，得到氨基烤漆用多功能促进剂。

实施例4

本实施例提供的氨基烤漆用多功能促进剂，主要由以下质量份配比的原料制成：环氧树脂140、磷酸类化合物70、缩水甘油脂肪族化合物20，有机溶剂用量以能溶解环氧树脂为宜。

其中环氧树脂是环氧值为0.2～0.6mol/100g环氧树脂，具体为E-55环氧树脂。

磷酸类化合物为多磷酸。

缩水甘油脂肪族化合物为带有环氧官能团能跟酸反应接枝的脂肪族化合物，具体为缩水甘油酯硬脂酸。

有机溶剂为丙二醇甲醚。

该氨基烤漆用多功能促进剂的制备方法除了原料以及原料用量略有不同之外，多磷酸预先溶解在部分水中，其它同实施例1。

实施例5

本实施例提供的氨基烤漆用多功能促进剂，主要由以下质量份配比的原料制成：环氧树脂160、磷酸类化合物20、缩水甘油脂肪族化合物70、有机溶剂的用量以能溶解环氧树脂为宜。

其中环氧树脂是环氧值为0.2～0.6mol/100g环氧树脂，具体为E-44环氧树脂。

磷酸类化合物为焦磷酸。

缩水甘油脂肪族化合物为带有环氧官能团能跟酸反应接枝的脂肪族化合物，具体为十二烷基缩水甘油醚。

有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯。

该氨基烤漆用多功能促进剂的制备方法除了原料以及原料用量略有不同之外，焦磷酸预先溶解在部分水中，其它同实施例1。

表1本发明氨基烤漆用多功能促进剂在制漆配方中的应用

备注：制漆配方2～6中的促进剂分别为实施例1～5得到的多功能促进剂。

将漆样1～6涂布在金属板材，放入烘箱高温烤烤，得到固化涂层。对固化涂层按照标准测试性能。附着力的测试方法是：GB/T 6739-2006，附着力测试方法是：GB/T1720—1979，水煮测试方法是：GB/T5237—2004。

测试结果如下表2：

表2添加本发明促进剂的漆样的各项性能

由上表2可以看出，如果不添加促进剂涂层的基本性能很差，难以满足使用标准。添加了1.5％的本发明促进剂就能显著提升涂层综合性能，主要是因为本发明促进剂首先催化了树脂与全醚化氨基的固化反应，使涂层的固化更加充分；其次是环氧磷酸结构与金属基材缔和增强涂层附着力；最后促进剂分子结构中的羟基参与了固化反应提高涂层交联密度，进一步强化涂层各方面性能。

由于缩水甘油酯类结构能增强多功能促进剂的溶解稳定性和与树脂的相容性，以及对基材的润湿性。所以，本发明中的氨基烤漆用多功能促进剂长时间存放清晰透明，不变浑浊，制备清漆样清澈透明，长时间存放不浑浊不分层。

本发明所列举的各组分，以及本发明各组分的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。上面列举一部分具体实施例对本发明进行说明，有必要在此指出的是上下具体实施例只用于对本发明作进一步的说明，不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明作出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种氨基烤漆用多功能促进剂，其特征是主要由以下原料制成：环氧树脂、磷酸类化合物、缩水甘油脂肪族化合物和有机溶剂；

所述的环氧树脂、磷酸类化合物和缩水甘油脂肪族化合物的质量份配比为：环氧树脂140 ~160、磷酸类化合物 20~70、缩水甘油脂肪族化合物 20~70；

所述的磷酸类化合物包括磷酸以及多磷酸、焦磷酸或五氧化二磷水解后能生成磷酸的化合物；

所述的缩水甘油脂肪族化合物为带有环氧官能团能跟酸反应接枝的脂肪族化合物；

所述氨基烤漆用多功能促进剂的酸值为60～120mgKOH/g。

2.根据权利要求1所述的氨基烤漆用多功能促进剂，其特征是：所述有机溶剂的用量能溶解环氧树脂即可。

3.根据权利要求1或2所述的氨基烤漆用多功能促进剂，其特征是：所述的环氧树脂是环氧值为0.2~0.6mol/100g环氧树脂。

4.根据权利要求3所述的氨基烤漆用多功能促进剂，其特征是：所述的环氧树脂为E-20环氧树脂、E44环氧树脂或E-55环氧树脂。

5.根据权利要求1所述的氨基烤漆用多功能促进剂，其特征是：所述的带有环氧官能团能跟酸反应接枝的脂肪族化合物为叔碳酸缩水甘油酯、缩水甘油酯硬脂酸或十二烷基缩水甘油醚。

6.根据权利要求1或2所述的氨基烤漆用多功能促进剂，其特征是：所述的有机溶剂为防白水、丙二醇甲醚或丙二醇甲醚醋酸酯。

7.权利要求1或2所述的氨基烤漆用多功能促进剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：

（1）选取环氧树脂和有机溶剂置于容器中，搅拌至环氧树脂溶解完全，接着在冰水浴中搅拌降温至物料温度低于5℃；

（2）加入磷酸类化合物继续搅拌使物料混匀；

（3）调节水浴温度至20~25℃保温，容器中物料开始反应放出大量热，带动物料温度上升；

（4）待物料温度稳定后逐步升温至70~90℃，物料呈现淡黄色澄清透明状；

（5）加入缩水甘油脂肪族化合物，保温50~70min，取反应物测试酸值，控制产物酸值为60～120mgKOH/g出料，即得氨基烤漆用多功能促进剂。