[发明专利]一种水性醇酸树脂的制备方法

说明书

本发明涉及高分子涂料领域，尤其涉及一种水性醇酸树脂的制备方法。本发明所设计的水性醇酸树脂的制备方法，按重量百分比，以植物油32～38％、多元醇18～30％、2,2‑二羟甲基丙酸2～9％和多元酸32～35％为反应原料，以带水剂为回流溶剂，通过溶剂法制备醇酸树脂，当反应溶液的酸值降至30～60后，通过减压蒸馏除去带水剂，再向反应溶液中加入助溶剂和中和剂，过滤出料得到水性醇酸树脂。本发明通过在聚酯主链上引入2,2‑二羟甲基丙酸，使高聚物具有较好的水溶性、耐热性和耐水解性。

技术领域

本发明涉及高分子涂料领域，尤其涉及一种水性醇酸树脂的制备方法。

背景技术

醇酸树脂由多元醇、多元酸和植物油缩聚形成的一种线性树脂，从分子结构上分析，醇酸树脂是以多元醇与多元酸反应生成的酯键为主链，以植物油为侧链的线性树脂，通过控制植物油的含量可以合成不同油度的醇酸树脂，应用于不同涂装领域。

传统的溶剂型醇酸树脂含有大量的有机溶剂，特别是苯类溶剂用量大，干燥后挥发至大气中，对空气造成大量的第一次污染，醇酸树脂中大量使用烃类溶剂，能够促使光化学烟雾，对空气造成第二次污染，同时也是资源和能源的大量浪费。因此，醇酸树脂水性化是醇酸树脂发展的方向，同时也符合环保要求，水性醇酸树脂以水为分散介质，能够节省溶剂型醇酸树脂涂料配方中80％以上的有机溶剂，是减少污染、节省资源的最有效的环境友好型树脂。

醇酸树脂具有极性主链和非极性的侧链，分子中具有羟基，羧基和双键等反应性基团，成为制备水性醇酸树脂的基础。目前制备水性醇酸树脂主要通过三种方法：(1)自乳化型水性醇酸树脂，通过引入含有非离子基团(醚基和羟基)的聚合物使树脂自动分散在水中，但此非离子聚合物含有易水解的酯键，耐水性差，漆膜软而发黏；(2)借助表面活性剂将醇酸树脂乳化而制成水乳液型醇酸树脂，此种方法需要外加乳化剂，但是乳化剂的含量过多能够影响涂膜性能；(3)在醇酸树脂主链上引入可实现水溶性原料，偏苯三甲酸酐或二羟甲基丙酸，偏苯三甲酸酐能够提供羧基，通过胺中和，但此种方法形成的酯键容易发生降解，平均分子量降低，使涂膜干率下降，产生“失干”现象。申请号为201510101101.2的中国发明专利申请文件记载了二羟甲基丙酸改性的水性醇酸树脂及其制备方法，此专利申请中水性醇酸树脂是通过醇解法制备而成，通过添加氢氧化钾作为醇解法的催化剂，采用这种方法得到的产品中含有氢氧化钾，钾离子会影响产品的耐水性，而且该专利采用混拼的方法即将第一产物和第二产物进行混拼，存在混溶性的问题，存在清漆相分离的缺陷，影响涂料的存贮稳定性。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种水性醇酸树脂的制备方法，得到的水性醇酸树脂具有较好的耐水性，且操作方法简单，能够实现大规模工业生产。

为实现上述目的，本发明所设计的水性醇酸树脂的制备方法，按重量百分比，以植物油32～38％、多元醇18～30％、2,2-二羟甲基丙酸2～9％和多元酸32～35％为反应原料，以带水剂为回流溶剂，通过溶剂法制备醇酸树脂，当反应溶液的酸值降至30～60后，通过减压蒸馏除去带水剂，再向反应溶液中加入助溶剂和中和剂，过滤出料得到水性醇酸树脂。

与现有水性醇酸树脂的制备方法相比，本发明采用溶剂法制备一种水性醇酸树脂，实现反应一步到位，不仅简化操作过程，而且避免了氢氧化钾等碱性催化剂的加入对产品的耐水性能造成影响。

作为优选方案，水性醇酸树脂的制备方法，具体制备过程为：

(1)配制反应原料：

按重量百分比，植物油35～38％、多元醇18～25％、2,2-二羟甲基丙酸7～9％和多元酸32～35％；

(2)溶剂法制备醇酸树脂：

将反应原料加入到带有分水器和回流冷凝管的反应烧瓶中，并向反应烧瓶中加入带水剂，在氮气的保护下，搅拌并加热至150～190℃进行酯化反应1～5小时，然后再加热至210～240℃保温3～8小时得到反应溶液；