一种节能环保型水性改性PTA合成树脂及其生产方法

摘要

本发明公开了一种节能环保型水性改性PTA合成树脂及其生产方法，采用多元醇、多元酸与脂肪酸经酯化、加成反应形成高酸值、低粘度树脂，进而通过PTA改性解决传统树脂分子链上二酯在弱碱性条件下较容易分解，涂料贮存稳定下降等缺陷，采用PTA改性成功合成了稳定性及水溶性更为优良的树脂。本发明配方简单、原料易得、成本低，工艺简便，可操作性强，在水性PTA合成树脂生产上取得了重大的技术突破，极大地提高了水性涂料产品的质量，有效满足市场和消费者需求，拓展了产品应用空间，拉长了产业链条，为我国水性涂料产业的快速发展起到了积极的推动作用。

说明书

技术领域

本发明属于水性pTA合成树脂生产技术领域，尤其涉及一种节能环保型水性改性PTA合成树脂及其生产方法。

背景技术

PTA(精对苯二甲酸)是重要的大宗有机原料之一，广泛用于与化学纤维、轻工、电子、建筑等国民经济的各个方面，随着各国环保法规趋严，消费者环保意识提高，水性聚氨酯涂料快速崛起，已在织物、皮革、黏合剂等领域得到了广泛运用，在木器涂料、建筑涂料、汽车涂料、塑料涂料、防腐涂料等领域也崭露头角。中国聚氨酯工业协会水性聚氨酯专委会理事长赵晓东表示，欧盟对涂料生产过程中VOC排放量有着严格的限定。水性涂料以水为分散介质，具有无毒环保、无气味、可挥发物极少、不燃不爆等优点，对人体无伤害，代表了涂料行业的发展方向。

然而传统水性PTA合成树脂，由于技术上没有得以突破，只用于溶剂型合成树脂，其制成的涂料具有水性差、干性慢、附着力差、光泽弱等缺陷，VOC挥发性有机化合物排放量过高，造成产品质量低下，无法满足市场和消费者需求。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种节能环保型水性改性PTA合成树脂，利用其制得的涂料具有干燥快、附着力强、硬度高、耐冲击及VOC排放量低之特点，并且贮存稳定性及水溶性优良。

同时，本发明的另一目的是提供一种上述PTA合成树脂的生产方法。

本发明的目的所采用的技术方案是：一种节能环保型水性改性PTA合成树脂，包括如下重量份的原材料配方：油酸46-49份、苯甲酸5.7-7.3份、季戊四醇14.5-16.3份、苯二甲酸酐11.3-13.2份、PTA 13.6-16.8份、三乙胺0.01-0.03份，二羟甲基丙酸3-5份。

优先地，油酸47-47.8份、苯甲酸6.2-6.8份、季戊四醇15.4-15.8份、苯二甲酸酐11.8-12.6份、PTA14-15份、三乙胺0.02份，二羟甲基丙酸4份。

上述PTA合成树脂的生产方法，包括以下步骤：

1）将所述重量份的油酸、苯甲酸、季戊四醇、苯二甲酸酐、PTA和二羟甲基丙酸投入反应釜，以70-90转/分钟的转速持续搅拌，并升温至240-250℃，保温1-2小时；

2）继续升温至260-265℃，再保温3-4小时，检测粘度达到12-13格氏管（25℃），酸值达到40-50mgKOH/g；

3）降温至80-100℃，加入所述重量份的三乙胺，再保温40-50分钟；

4）加水改性:按料水比3：1-2的比例加水，并以80-100转/分钟的转速搅拌30-40 分钟，采用过滤机在不高于0.4Mpa的压力下过2000目筛即可。

所述步骤4）中，以料水比2：1的比例加水，效果更佳。

本发明配方采用多元醇、多元酸与脂肪酸经酯化、加成反应形成高酸值、低粘度树脂，进而通过PTA改性解决传统树脂分子链上二酯在弱碱性条件下较容易分解，涂料贮存稳定下降等缺陷，采用PTA改性成功合成了稳定性及水溶性更为优良的树脂，通过优化配方设计，使制得涂料干燥快、附着力强、硬度高、耐冲击及VOC排放量低，贮存稳定性及水溶性优良，其性能已到达或超过同类溶剂型涂料，而且合成工艺安全、简便。

本发明制备工艺通过以一定的转速持续搅拌，并在不同温度下进行保温，首先在一定温度下，使油酸与苯甲酸进行加成反应，得到油酸与苯甲酸加成物，季戊四醇分别与该加成物和二羟甲基丙酸及苯二甲酸酐进行酯化反应，形成半脂结构的单甘酯，然后再改变温度，使PTA与半脂结构的单甘酯进行加成反应，形成一种能与碱性物质反应的单甘酯分子结构，上述各反应原料一次性加入，通过温度控制反应顺序，可有效避免环境污染，最后，通过加入三乙胺，使三乙胺与单甘酯分子结构发生中和反应，形成一种高分子水溶性盐，使其稳定性及水溶性均得以极大改善和提高，并通过加水改性，工艺简便、可操作性强，产品质量稳定。

本发明配方简单、原料易得、成本低，工艺简便，可操作性强，在水性PTA合成树脂生产上取得了重大的技术突破，极大地提高了水性涂料产品的质量，有效满足市场和消费者需求，拓展了产品应用空间，拉长了产业链条，为我国水性涂料产业的快速发展起到了积极的推动作用。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的技术方案进行进一步详细说明。

实施例一

一种节能环保型水性改性PTA合成树脂，由如下重量份的原材料配方制得：油酸46份、苯甲酸5.7份、季戊四醇14.5份、苯二甲酸酐11.3份、PTA 13.6份、三乙胺0.01份，二羟甲基丙酸3份，水31.4份。

其生产方法，包括以下步骤：

1）将所述重量份的油酸、苯甲酸、季戊四醇、苯二甲酸酐、PTA和二羟甲基丙酸投入反应釜，以70转/分钟的转速持续搅拌，并升温至240℃，保温1小时；使油酸与苯甲酸进行加成反应，得到油酸与苯甲酸加成物，季戊四醇分别与加成物、二羟甲基丙酸及苯二甲酸酐进行酯化反应，形成半脂结构的单甘酯。

2）再升温至260℃，并保温3小时，使PTA与步骤1）所得半脂结构的单甘酯，进行酯化反应，形成一种能与碱性物质反应的单甘酯分子结构，检测粘度达到12-13格氏管（25℃），酸值达到40-50mgKOH/g。

3）降温至80℃，加入所述重量份的三乙胺，再保温40分钟；使三乙胺与步骤2）所得单甘酯分子发生中和反应，形成一种高分子水溶性盐。

4）加水改性:加入所述重量份的水，并以80转/分钟的转速搅拌30 分钟，采用过滤机在不高于0.4Mpa的压力下过2000目筛即可。

实施例二

一种节能环保型水性改性PTA合成树脂，由如下重量份的原材料配方制得：油酸49份、苯甲酸7.3份、季戊四醇16.3份、苯二甲酸酐13.2份、PTA 16.8份、三乙胺0.03份，二羟甲基丙酸5份，水71.7份。

其生产方法，包括以下步骤：

1）将所述重量份的油酸、苯甲酸、季戊四醇、苯二甲酸酐、PTA和二羟甲基丙酸投入反应釜，以75转/分钟的转速持续搅拌，并升温至245℃，保温1.5小时；

2）再升温至262℃，并保温3.4小时，检测粘度达到12-13格氏管（25℃），酸值达到40-50mgKOH/g；

3）降温至90℃，加入所述重量份的三乙胺，再保温45分钟；

4）加水改性:加入所述重量份的水，并以90转/分钟的转速搅拌35分钟，采用过滤机在不高于0.4Mpa的压力下过2000目筛即可。

实施例三

一种节能环保型水性改性PTA合成树脂，由如下重量份的原材料配方制得：油酸47份、苯甲酸6.2份、季戊四醇15.4份、苯二甲酸酐11.8份、PTA14份、三乙胺0.02份，二羟甲基丙酸4份，水49.2份。

其生产方法，包括以下步骤：

1）将所述重量份的油酸、苯甲酸、季戊四醇、苯二甲酸酐、PTA和二羟甲基丙酸投入反应釜，以80转/分钟的转速持续搅拌，并升温至250℃，保温1.8小时；

2）再升温至265℃，并保温4小时，检测粘度达到12-13格氏管（25℃），酸值达到40-50mgKOH/g；

3）降温至90℃，加入所述重量份的三乙胺，再保温50分钟；

4）加水改性:加入所述重量份的水，并以100转/分钟的转速搅拌40分钟，采用过滤机在不高于0.4Mpa的压力下过2000目筛即可。

实施例四

一种节能环保型水性改性PTA合成树脂，由如下重量份的原材料配方制得：油酸47.8份、苯甲酸6.8份、季戊四醇15.8份、苯二甲酸酐12.6份、PTA15份、三乙胺0.02份，二羟甲基丙酸4份，水51份。

其生产方法，包括以下步骤：

1）将所述重量份的油酸、苯甲酸、季戊四醇、苯二甲酸酐、PTA和二羟甲基丙酸投入反应釜，90转/分钟的转速持续搅拌，并升温至250℃，保温2小时；

2）再升温至265℃，并保温4小时，检测粘度达到12-13格氏管（25℃），酸值达到40-50mgKOH/g；

3）降温至100℃，加入所述重量份的三乙胺，再保温50分钟；

4）加水改性:加入所述重量份的水，并以100转/分钟的转速搅拌40分钟，采用过滤机在不高于0.4Mpa的压力下过2000目筛即可。

实施例五

本实施例采用本申请技术方案所制备的节能环保型水性改性PTA合成树脂，按照常规生产方法生产水性涂料漆，检测其性能指标，与传统溶剂型涂料漆进行对比，具体性能检测指标如下表所示：

检测项目水性涂料漆溶剂型涂料漆检测依据外观平整光滑平整光滑目测粘度（涂4#杯）≥60≥50GB1723-79细度（nm）≤20≤20GB1724-79干燥 表干（min）4090GB1728-79时间 实干（h）610GB1728-79光泽（60ﾟ）（%）9283GB1730-79摆杆硬度0.450.35GB1730-79柔韧性（mm）11GB1731-79耐冲击性（mm）6050GB1732-79附着力（级）11GB1720-79耐水性（48h)无变化微变白GB1733-93

由上表可知，采用本申请的节能环保型水性改性PTA合成树脂生产的水性涂料漆，在柔韧性和附着力也有效达到与传统溶剂型涂料漆相同的性能指标的同时，其干燥时间、光泽度、硬度、耐冲击及耐水性等方面均表现出优异的效果，干燥时间有效缩短将近一半时间，光泽度更高，硬度和耐冲击性能更强，耐水性也更好。

本发明配方简单、原料易得、成本低，工艺简便，可操作性强，在水性PTA合成树脂生产上取得了重大的技术突破，极大地提高了水性涂料产品的质量，有效满足市场和消费者需求，拓展了产品应用空间，拉长了产业链条，为我国水性涂料产业的快速发展起到了积极的推动作用。 本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。