CN111117444B - 一种水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性聚酯‑丙烯酸氨基树脂杂化烤漆及其制备方法，杂化烤漆由如下重量份的各组分组成：耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体45‑55份、氨基树脂15‑25份、水8‑15份、润湿剂0.1‑0.5份、流平剂0.1‑0.5份、消泡剂0.1‑0.8份。本发明在烤漆体系中添加耐水解聚酯丙烯酸酯分散体，有效提高漆膜的耐水性，耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体的聚酯部分含有耐水解单体，耐水解单体中含有三氟甲基基团，可以从根本上显著改善水分散体的耐水性能；将耐水解单体与异戊二醇聚合获得耐水解中间体，并将耐水解单体、多元酸、多元醇与羟基丙烯酸树脂共同反应获得耐水解聚酯丙烯酸酯分散体，使耐水解中间体牢固地结合在体内中，从根本上提高漆膜的耐水性能。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆及其制备方法。
背景技术
聚酯树脂具有较高的光泽度和丰满度，同时还具有良好的附着力和耐冲击性能，但其那水性和耐酸碱性不够理想，而丙烯酸酯树脂具有优异的保光保色性、耐候性、耐化学品性，但丰满度不够，将二者结合起来可以实现有效的优势互补，满足行业对涂料在外观、附着力、耐候性等多方面的性能要求。
随着人们对环保的日益重视，已经逐渐用水性涂料取代一些传统的溶剂型涂料，但水性涂料有着不可忽视的缺点——耐水性差。
中国专利文献CN109836943A公开了一种高硬度水性丙烯酸酯/氨基烤漆及其制备方法，并具体公开了该水性漆组合物包括水性丙烯酸树脂和氨基树脂，该专利通过控制水性丙烯酸树脂和氨基树脂的加入量以及水性氨基树脂的假如实际和加入顺序来改善涂膜的耐水性，虽然能够有一定的改善作用，但无法从根本上解决问题。
发明内容
为了解决目前丙烯酸氨基树脂耐水性不足而对整体性能造成不利影响的问题，本发明公开了一种水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆及其制备方法，通过加入耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体并控制耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体与氨基树脂的用量，有效解决了上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆，由如下重量份的各组分组成：耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体45-55份、氨基树脂15-25份、水8-15份、润湿剂0.1-0.5份、流平剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.8份。
作为优选，上述耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体是由羟基丙烯酸树脂、多元醇、多元酸和耐水解中间体反应获得，所述耐水解中间体的结构式为：
所述耐水解中间体的制备方法为：将新戊二醇和耐水解单体按照摩尔比2-3:1加入反应釜内，再加入少量去离子水和催化剂二丁基二月桂酸锡，通入氮气并缓慢升温至160℃，反应至分水器中水量基本不变，再缓慢升温至210℃，继续反应至酸值≤5mgKOH/g，得到耐水解中间体，反应方程式为：
所述耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体的制备方法为：
(1)称取羟基丙烯酸树脂、多元酸、多元醇和耐水解中间体，其中，四者的摩尔比为1:0.5-1.5:0.5-1.5:0.05-0.1；
(2)将30-40wt％的羟基丙烯酸树脂、多元酸、多元醇和耐水解中间体加入反应釜内，在氮气环境下缓慢升温至160℃，保温1h，继续升温至220℃，保温2h，然后降温至140℃，加入剩余的羟基丙烯酸树脂，升温至220℃，反应至体系的酸值≤15mgKOH/g，转至分散机内，加水分散至固含量为50-70％。
作为优选，上述耐水解中间体是由耐水解单体与新戊二醇聚合获得，所述耐水解单体的结构式为：
所述耐水解单体的制备方法为：
(1)称取摩尔比为2:2:2:2:1的氯化亚铜、叔丁醇钾、邻菲啰啉、三氟甲基三甲基硅烷和5-碘间苯二甲酸二甲酯，在氮气保护下，将氯化亚铜和叔丁醇钾加入反应釜内，并将溶于DMF的邻菲啰啉也加入反应釜内，室温下搅拌反应30min后，将三氟甲基三甲基硅烷滴加到反应釜内，室温下搅拌反应1h，然后将溶于DMF的5-碘间苯二甲酸二甲酯加入反应釜内，升温至60℃，搅拌反应20h，反应结束后，硅藻土过滤，然后用乙酸乙酯萃取滤液，萃取液经饱和食盐水洗涤，再用无水硫酸镁干燥，之后过滤，旋蒸，得到产物I，反应方程式为：
(2)将10g产物I溶于100mL DMF中，然后再加入200mL水与DMF的混合液(二者体积比为1:1)，加入20ml甲醇和50mL浓度为3mol/L的氢氧化钠，搅拌反应3h，硅藻土过滤，然后用乙酸乙酯萃取滤液，萃取液经饱和食盐水洗涤，再用无水硫酸镁干燥，之后过滤，旋蒸，得到耐水解单体，反应方程式为：
作为优选，上述多元醇为乙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷中的一种或几种。
作为优选，上述多元酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸中的一种或几种。
作为优选，上述氨基树脂为甲醚化三聚氰胺甲醛树脂。
作为优选，上述润湿剂为聚硅氧烷类润湿剂。
作为优选，上述流平剂为丙烯酸酯类流平剂。
作为优选，上述消泡剂为有机硅类消泡剂。
一种水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆的制备方法，包括如下步骤：在转速400-600r/min下将耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体加入容器内，然后再加入氨基树脂加入容器内，分散均匀，加入去离子水，提高转速至600-1000r/min，加入润湿剂和流平剂，搅拌均匀，最后加入消泡剂，搅拌至体系达到无泡沫状态。
本发明具有如下的有益效果：本发明在烤漆体系中添加耐水解聚酯丙烯酸酯分散体，有效提高漆膜的耐水性，耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体的聚酯部分含有耐水解单体，耐水解单体中含有三氟甲基基团，可以从根本上显著改善水分散体的耐水性能；将耐水解单体与异戊二醇聚合获得耐水解中间体，并将耐水解单体、多元酸、多元醇与羟基丙烯酸树脂共同反应获得耐水解聚酯丙烯酸酯分散体，使耐水解中间体牢固地结合在体内中，从根本上提高漆膜的耐水性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明所制备的耐水解中间体的核磁特征吸收谱图。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所制备的耐水解中间体的核磁特征吸收谱图，核磁数据如下：δ＝8.21～8.40(苯环)，δ＝4.20～4.29(a，2H)，δ＝3.91～4.01(b，4H)，δ＝3.31～3.36(c，4H)，δ＝0.82～0.88(d，12H)。测试所得各质子的吸收峰及其积分值与耐水解中间体中质子完全一致，说明得到了耐水解中间体。
水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆的制备方法，包括如下步骤：在转速400-600r/min下将耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体加入容器内，然后再加入氨基树脂加入容器内，分散均匀，加入去离子水，提高转速至600-1000r/min，加入润湿剂和流平剂，搅拌均匀，最后加入消泡剂，搅拌至体系达到无泡沫状态。
其中，耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体的制备方法为：
(1)称取羟基丙烯酸树脂、多元酸、多元醇和耐水解中间体，其中，四者的摩尔比为1:0.5-1.5:0.5-1.5:0.05-0.1；
(2)将30-40wt％的羟基丙烯酸树脂、多元酸、多元醇和耐水解中间体加入反应釜内，在氮气环境下缓慢升温至160℃，保温1h，继续升温至220℃，保温2h，然后降温至140℃，加入剩余的羟基丙烯酸树脂，升温至220℃，反应至体系的酸值≤15mgKOH/g，转至分散机内，加水分散至固含量为50-70％。
实施例1-3和对比例1-3中各组分及其重量份见表1。
表1
表1中，普通聚酯丙烯酸酯水分散体的制备方法与耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体的制备方法相同，只是未添加耐水解中间体；低耐水解中间体的水分散体中羟基丙烯酸树脂与耐水解中间体的摩尔比为1:0.03；高耐水解中间体的水分散体中羟基丙烯酸树脂与耐水解中间体的摩尔比为1:0.15。
对比例4与实施例3基本相同，不同之处在于，对比例4中将耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体替换为聚酯丙烯酸酯水分散体一，聚酯丙烯酸酯水分散体一的制备过程中，将耐水解中间体替换为等比例的耐水解单体和新戊二醇。
对比例5与实施例3基本相同，不同之处在于，对比例5中将耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体替换为聚酯丙烯酸酯水分散体二，聚酯丙烯酸酯水分散体二的制备过程中，将耐水解中间体替换为等摩尔数的耐水解单体。
将实施例1-3和对比例1-5所制备的漆膜进行性能测试，测试结果见表2。
表2
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆，其特征在于，由如下重量份的各组分组成：耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体45-55份、氨基树脂15-25份、水8-15份、润湿剂0.1-0.5份、流平剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.8份；
所述耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体的制备方法为：
(1)称取羟基丙烯酸树脂、多元酸、多元醇和耐水解中间体，其中，四者的摩尔比为1:0.5-1.5:0.5-1.5:0.05-0.1；
(2)将30-40wt％的羟基丙烯酸树脂、多元酸、多元醇和耐水解中间体加入反应釜内，在氮气环境下缓慢升温至160℃，保温1h，继续升温至220℃，保温2h，然后降温至140℃，加入剩余的羟基丙烯酸树脂，升温至220℃，反应至体系的酸值≤15mgKOH/g，转至分散机内，加水分散至固含量为50-70％；
所述耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体是由羟基丙烯酸树脂、多元醇、多元酸和耐水解中间体反应获得，所述耐水解中间体的结构式为：
2.如权利要求1所述的水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆，其特征在于：所述耐水解中间体是由耐水解单体与新戊二醇聚合获得，所述耐水解单体的结构式为：
3.如权利要求1所述的水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆，其特征在于：所述多元醇为乙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆，其特征在于：所述多元酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆，其特征在于：所述氨基树脂为甲醚化三聚氰胺甲醛树脂。
6.如权利要求1所述的水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆，其特征在于：所述润湿剂为聚硅氧烷类润湿剂。
7.如权利要求1所述的水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆，其特征在于：所述流平剂为丙烯酸酯类流平剂。
8.如权利要求1所述的水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆，其特征在于：所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
9.一种如权利要求1-8任一项所述水性聚酯-丙烯酸氨基树脂杂化烤漆的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：在转速400-600r/min下将耐水解聚酯丙烯酸酯水分散体加入容器内，然后再加入氨基树脂加入容器内，分散均匀，加入去离子水，提高转速至600-1000r/min，加入润湿剂和流平剂，搅拌均匀，最后加入消泡剂，搅拌至体系达到无泡沫状态。
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