[发明专利]磷酸酯/聚氨酯改性水性醇酸树脂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种磷酸酯/聚氨酯改性水性醇酸树脂，在醇酸树脂结构中引入聚氨酯、磷酸酯功能单体，由植物油脂肪酸、间苯二甲酸、有机酸酐、二元醇、支链多元醇、二羟甲基丙酸、烷基丙烯酸酯磷酸酯、多异氰酸酯、中和剂通过反应制得；所述烷基丙烯酸酯磷酸酯由甲基丙烯酸羟乙酯、R_6‑8OH和五氧化二磷通过反应制得。本发明制得的磷酸酯/聚氨酯改性水性醇酸树脂，其玻璃化温度Tg为20～40℃、分子量为10000～12000、粒径为200～300nm；具有优良的附着力、耐水性、耐化学品性、耐老化性、耐腐蚀性、耐盐雾性；广泛用于水性防腐涂料、水性钢构涂料、水性工程机械涂料、水性木器涂料、水性塑胶涂料等。

技术领域

本发明涉及一种改性水性醇酸树脂，尤其涉及到一种磷酸酯/聚氨酯改性水性醇酸树脂的制备方法，属于水性树脂合成技术领域。

背景技术

以植物油或脂肪酸改性，由多元醇和多元酸酯化而合成的醇酸树脂，包括干性、半干性和不干性油树脂，有长油度、油度之分，具有良好的光泽和分散性，是醇酸、氨基、硝基、聚氨酯等许多类涂料的主要成膜物质，醇酸树脂是传统涂料用树脂，具有优良的耐久性、光泽、保光保色性、硬度、柔韧性，极好的涂刷性，因此在溶剂型涂料中占有极为重要的位置和极大的份额。另外，醇酸树脂的生产不依赖于石油工业，不易受到国际石油价格的影响，价格便宜，醇酸树脂各组分间可调，支化度、官能度可变，产品转型投入周转的周期短等优点，这些都是其他树脂所不能比拟的。

近些年来伴随着我国国民经济的蓬勃发展，在日常的生产生活中对涂料的应用需求也在逐年的增加，在涂料被大量使用的同时却因为涂料中存在大量的有机挥发物产生对大气严重污染，同时也会对人类的生活和生态环境有严重损坏，因此，为了保护这个人类赖以生存的环境和人类的健康，大多数的发达国家早已制定出越来越严格的标准来限制有机溶剂涂料的使用，加快溶剂型涂料向低污染方向发展，随着中国加入世贸组织，对涂料进行无污染化也体现的十分重要，故大多数的科研机构和高校已经着手进行无污染的绿色环境友好涂料开发研制。

水溶性醇酸涂料以水为溶剂，使成膜物质均匀地分散或溶解在水中，不含苯类等有机溶剂，有利于减轻环境污染和对人体健康的危害。因此，水性醇酸树脂是一种具有广阔市场发展前景的环境友好型涂料。

聚氨酯是由多异氰酸酯、大分子聚酯多元醇或聚醚多元醇以及小分子多元醇和多元胺类扩链剂聚合而成的聚合物，聚氨酯具有硬度大、耐磨损、附着性能优良等优点，因而被广泛应用于涂料、胶黏剂、泡沫塑料、油墨及橡胶等领域；磷酸酯是一类常用的附着力促进剂，适用于铜、铁、铝、木材、塑料等各种底材，特别是对铜、铁、铝等金属基材的附着有明显促进效果，这是因为磷酸基团的强极性与基材产生了强烈的化学键合作用，但磷酸酯具有较高的酸值，一般添加量不能过多，过多会影响涂层的耐水性。

何立凡，程星光等公开了磷酸酯改性水性醇酸树脂的合成及性能研究，其先采用马来酸酐和丙烯酸酯、磷酸酯自由基溶液共聚合成一种低相对分子质量的预聚物，再与单甘油酯、邻苯二甲酸酐、二羟甲基丙酸单体酯化合成一种改性的醇酸树脂，加入三乙胺中和成盐后，加水高速搅拌制得粒径分布在20～100nm澄清透明的水分散醇酸树脂。程星光(磷酸酯丙烯酸改性水性醇酸树脂的合成及性能研究，2011年，北京化工大学位，硕士论文)，其采用单甘油酯法合成水性醇酸树脂，首先通过醇解反应提高反应物之间的相容性，接着利用马来酸配与丙烯酸酯、磷酸酯共聚合成一种新型的改性预聚体，利用该预聚体结构中的酸酐键参与酯化合成了丙烯酸酯改性的水性醇酸树脂；由于醇酸树脂附着力较差，上述发明的改性醇酸树脂附着力只能达到1级，且其硬度不高，不易打磨，交联密度不够，防水性不好，且所用的磷酸酯单体烷基碳数较少，合成乳液的相容性较差。

目前水性醇酸树脂涂料存在防腐期性能差，涂装后易闪蚀，耐酸耐候性差，附着力低，硬度不高和稳定性差等问题，至今还没有公开的磷酸酯/聚氨酯改性水性醇酸树脂资料，本发明引入聚氨酯/磷酸酯功能单体，增加乳液的交联密度、附着力以及硬度，提高水性醇酸树脂涂料的防腐性能。

发明内容