环氧改性水性醇酸树脂的合成与应用

摘要

随着环保法规的日益完善以及人们对环保、健康、安全和节能意识的日益加强,环境友好型涂料日趋受到重视。水性树脂和水性涂料的研究和开发日趋深入与广泛,成为涂料工业发展的趋势之一。
　　 国内从六十年代初期开始进行水性醇酸树脂漆的研究,多年来,由于技术因素的影响,至今发展缓慢。目前国内研发的水性醇酸体系与国外同类产品有较大的差距,还存在着树脂贮存稳定性差、耐化学性差,耐水性差等诸多问题,这些问题直接影响到水性醇酸树脂的广泛应用和全面发展。
　　 本论文针对水性醇酸树脂漆的现状,通过对水性醇酸树脂的合成及其环氧改性等研究,制备出一种贮存稳定性好、耐水性好、干燥快的环氧改性水性醇酸树脂,在此基础上再优化醇酸树脂的部分性能,然后配以颜填料、助剂等,最终得到水性醇酸树脂清漆和底漆,各方面性能在很大程度上得到了提高。
　　 实验中采用醇解法合成了水性醇酸树脂。研究了原材料种类、配比、温度、酸值、醇超量等对树脂性能的影响,用红外光谱(IR)对产物进行了表征,并确定了最终工艺条件和配方。选用大豆油、桐油、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、偏苯三酸酐为主要原料合成水性醇酸树脂。该树脂配置的清漆表干3h,实干24h,耐水性为24h,贮存4个月,硬度B。由于性能一般,致使其应用价值低。
　　 采用环氧树脂改性多元醇,然后以改性多元醇醇解植物油,再酯化缩聚、羧基化、中和的方法合成环氧改性水性醇酸树脂。研究了环氧树脂种类、配比、投料顺序以及实验温度、催干剂等因素对树脂性能的影响；讨论了漆膜的固化机理、树脂的水解稳定性；用红外光谱(IR)对产物进行了表征；确定了最终工艺条件和配方。选用大豆油、桐油、环氧树脂、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、偏苯三酸酐为主要原料合成改性水性醇酸树脂。控制油度为48～50％,醇超量为1.2,甘油一酸酯含量大于40％,最终酸值为42～48 mgKOH／g。该改性水性醇酸树脂配置的底漆表干2h,实干16h、耐水性为32h无变化、贮存6个月不沉淀,铅笔硬度达HB。
　　 为进一步强化树脂的耐水性、干燥性、硬度等性能,本研究以水溶性异氰酸酯、二氧化硅乳液对改性醇酸树脂再次复合改性。以此改性水性醇酸树脂配置的底漆表干1.5h,实干14h、耐水性为36h无变化、贮存8个月不沉淀,铅笔硬度达H。
　　 通过改性前后的对比,改性水性醇酸树脂具有优良的干燥性能、耐水性及贮存稳定性。