一种高韧水性醇酸树脂的制备方法

摘要

本发明涉及材料领域。一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，步骤一：将桐油酸酐加入反应釜，通氮气保护，恒温75℃‑85℃搅拌去除水分和小分子杂质；步骤二：边搅拌边加入二甘醇，升温至110℃‑130℃，待搅拌均匀再加入聚醚多元醇，升温至155℃‑165℃反应3‑5小时，再继续升温至175℃‑185℃，等测酸值小于50mgKOH/g后，得到水性醇酸树脂；步骤三：待体系降温至105℃以下，加入三乙胺、去离子水组成的水溶液，搅拌均匀后加入含羟基的表面活性剂，保温75℃‑85℃进行熟化；步骤四：室温静置后，加入氨基树脂，恒温35℃‑45℃搅拌后得到高韧水性醇酸树脂。本方法的涂料，耐水性好、韧性高。

权利要求

1.一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，步骤一：将桐油酸酐加入反应釜，通氮气保护，恒温75℃‑85℃搅拌去除水分和小分子杂质；

步骤二：边搅拌边加入二甘醇，升温至110℃‑130℃，待搅拌均匀再加入聚醚多元醇，升温至155℃‑165℃反应3‑5小时，再继续升温至175℃‑185℃，等测酸值小于50 mgKOH/g后，得到水性醇酸树脂；

步骤三：待体系降温至105℃以下，加入三乙胺、去离子水组成的水溶液，搅拌均匀后加入含羟基的表面活性剂，保温75℃‑85℃进行熟化；

步骤四：室温静置后，加入氨基树脂，恒温35℃‑45℃搅拌后得到高韧水性醇酸树脂；

桐油酸酐、二甘醇、聚醚多元醇、含羟基的表面活性剂、氨基树脂、去离子水、三乙胺的质量百分比为80：17：30：5‑15：15：200：2。

2.根据权利要求1的一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，桐油酸酐的分子量以其有效成分计算为1137g/mol，25℃时粘度范围为5000‑6000mPa.s，酸值范围110‑

130mgKOH/g。

3.根据权利要求1的一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，聚醚多元醇的官能度为3，分子量为600g/mol，25℃时粘度范围为200‑400mPa.s，羟值范围为270‑290mgKOH/g。

4.根据权利要求1的一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，含羟基的表面活性剂为对羟基苯磺酸钠。

5.根据权利要求1的一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，步骤一，将桐油酸酐加入反应釜，通氮气保护，恒温80℃1h，搅拌去除水分和小分子杂质；步骤二，边搅拌边加入二甘醇，升温至120℃，待搅拌均匀再加入聚醚多元醇，升温至160℃反应4h，再继续升温至180℃反应2h，测酸值小于50后，得到水性醇酸树脂；步骤三，待体系降温至100℃，加入三乙胺、去离子水组成的水溶液，搅拌均匀后加入对羟基苯磺酸钠，保温80℃进行熟化2h；

步骤四，室温静置24h后，加入氨基树脂，40℃搅拌1h后得到一种使用在有机玻璃表面具备防雾功能的高韧水性醇酸树脂。

6.根据权利要求5的一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，桐油酸酐、二甘醇、聚醚多元醇、含羟基的表面活性剂、氨基树脂、去离子水、三乙胺的质量百分比为80：17：

30：12：15：200：2。

7.根据权利要求5的一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，桐油酸酐、二甘醇、聚醚多元醇、含羟基的表面活性剂、氨基树脂、去离子水、三乙胺的质量百分比为80：17：

30：15：15：200：2。

8.根据权利要求1‑7中任意一项的一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，步骤一中的氮气充入反应釜内的桐油酸酐内。

说明书

一种高韧水性醇酸树脂的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及材料领域，具体涉及功能涂层材料的制备。

背景技术

[0002] 雾化是指空气中的水蒸汽冷却至其露点时达到饱和状态，在表面凝结形成微小的液滴，这些液滴对光线边行折射和散射，造成玻璃的不透明现象。新型冠状病毒爆发以来，
医护人员在病毒环境中需要做到完全防护，不能与外界环境接触，当外界环境温度低于面
罩或防护镜内温度时，医护人员呼出的水汽很容易凝结在内表面，但又由于防护要求无法
擦拭面罩及护目镜内壁的雾滴，这将造成视线受阻，影响正常工作。此时，就需要一种不影
响透明度、防雾效果显著、与基底结合紧密、耐刮差性强、持久耐用、高韧性的防雾涂层。

[0003] 目前防雾的方法主要分为两种：亲水性涂层和疏水性涂层。

[0004] 若为疏水性涂层，则涂层表面接触角大，小液滴不能吸附在表面，而是聚集成水珠，当水珠达到一定尺寸时，在其自身重力作用下滑落。但微小的水珠会散布在表面无法聚
集滑落，仍然会影响视线。

[0005] 若为亲水性涂层，则会降低接触角，使凝结的小液滴不会形成微小的水珠，而是迅速在表面铺展开来，形成一层均匀的水膜，减少了光线的散射，保证了涂层和基材的透明
度，从而达到防雾效果。但是亲水性好带来了耐水性不好的弊端，长时间使用涂层可能会因
为吸水而发白，仍然会影响视线，严重情况下漆膜甚至会脱落。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于，提供一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，以解决上述技术问题。

[0007] 本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

[0008] 一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，其特征在于，

[0009] 步骤一：将桐油酸酐加入反应釜，通氮气保护，恒温75℃‑85℃搅拌1h去除水分和小分子杂质；

[0010] 步骤二：边搅拌边加入配方中的二甘醇，升温至110℃‑130℃，待搅拌均匀再加入聚醚多元醇，升温至155℃‑165℃反应3‑5小时，再继续升温至175℃‑185℃，等测酸值小于
50mgKOH/g后，得到水性醇酸树脂；

[0011] 步骤三：待体系降温至105℃以下，加入三乙胺、去离子水组成的水溶液，搅拌均匀后加入含羟基的表面活性剂，75℃‑85℃保温2h进行熟化；

[0012] 步骤四：室温静置24h后，加入氨基树脂，恒温35℃‑45℃搅拌均匀后得到高韧水性醇酸树脂。

[0013] 优选，桐油酸酐的分子量以其有效成分计算为1137g/mol，25℃时粘度范围为5000‑6000mPa.s，酸值范围110‑130mgKOH/g。

[0014] 优选，聚醚多元醇的官能度为3，分子量为600g/mol，25℃时粘度范围为200‑400mPa.s，羟值范围为270‑290mgKOH/g。

[0015] 优选，含羟基的表面活性剂为对羟基苯磺酸钠。

[0016] 有益效果：首先，本专利在配方中选择了桐油酸酐，桐油酸酐相比水溶性醇酸树脂中常用的原材料苯酐、顺丁烯二酸酐而言，分子量高、分子链长，且本身结构中包含许多极
性基团，有效的提高了醇酸类水溶性绝缘漆的柔韧性及粘接强度。其次，本专利在配方中还
选择了聚醚多元醇，分子链较长，且分子结构中的醚键可发生内旋转，有利于提高主体树脂
的柔韧性。而且，聚醚多元醇结构中的醚键亲水性好，可看作为非离子基团，此结构可提高
水溶性。再次，本专利使用含羟基的表面活性剂，表面活性剂中的羟基可以和水性醇酸树脂
的固化剂氨基树脂化学交联，在水性醇酸树脂和氨基树脂交联固化形成致密涂层时，含羟
基的表面活性剂随着水分挥发和交联挤压作用会迁移到涂层表面，亲水端分布在涂层表面
形成超亲水结构，与此同时也不会影响整体涂层的交联密度和耐水性，解决了亲水防雾涂
层耐水性不好的难题。

附图说明

[0017] 图1为高韧水性醇酸树脂合成的化学反应图。

具体实施方式

[0018] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

[0019] 一种高韧水性醇酸树脂的制备方法，参照图1，步骤一：将桐油酸酐加入反应釜，通氮气保护，恒温75℃‑85℃搅拌1h去除水分和小分子杂质；步骤二：边搅拌边加入配方中的
二甘醇，升温至110℃‑130℃，待搅拌均匀再加入聚醚多元醇，升温至155℃‑165℃反应3‑5
小时，再继续升温至175℃‑185℃，等测酸值小于50mgKOH/g后，得到水性醇酸树脂半成品；
步骤三：待体系降温至105℃以下，加入三乙胺、去离子水组成的水溶液，搅拌均匀后加入含
羟基的表面活性剂，75℃‑85℃保温2h进行熟化；步骤四：室温静置24h后，加入氨基树脂，恒
温35℃‑45℃搅拌后得到高韧水性醇酸树脂。

[0020] 具体实施例：

[0021]

[0022] 上表中，桐油酸酐采用郑州翰硕化工原料有限公司生产的桐油酸酐308树脂，其分子量以其有效成分(85％)计算，约为1137g/mol，粘度(25℃)范围为5000‑6000mPa.s，酸值
范围110‑130mgKOH/g。聚醚多元醇采用上海佳化Puranol G 306，分子量为600g/mol，粘度
范围为200‑400mPa.s(25℃)，羟值范围为270‑290mgKOH/g。氨基树脂采用氰特327部分甲醚
化氨基树脂，固含量75％。含羟基的表面活性剂为对羟基苯磺酸钠。表中的数值为质量百分
比。

[0023] 根据表中的参数，按照如下制备方法制备高韧水性醇酸树脂：步骤一，将桐油酸酐加入反应釜，通氮气保护，恒温80℃1h，搅拌去除水分和小分子杂质；步骤二，边搅拌边加入
配方中的二甘醇，升温至120℃，待搅拌均匀再加入聚醚多元醇，升温至160℃反应4h，再继
续升温至180℃反应2h，测酸值小于50mgKOH/g后，得到水性醇酸树脂；步骤三，待体系降温
至100℃，加入三乙胺、去离子水组成的水溶液，搅拌均匀后加入配方中的对羟基苯磺酸钠，
保温80℃进行熟化2h；步骤四，室温静置24h后，加入配方中的氨基树脂，40℃搅拌1h后得到
一种使用在有机玻璃表面具备防雾功能的高韧水性醇酸树脂。

[0024] 对比例1：亲水性防雾涂层材料，主要成分为聚乙烯醇5％水溶液。

[0025] 对比例2：疏水性防雾涂层材料，主要成分为有机硅改性的聚氨酯丙烯酸树脂。

[0026] 测试方法：

[0027] 将实施例1、2、3、4制备的高韧水性醇酸树脂、对比例1的亲水性防雾涂层材料、对比例2的疏水性防雾涂层材料在120℃1h条件下，分别固化在护目镜上形成膜层，膜厚30um，
然后进行下面的测试：

[0028] 1、防雾能力测试：将护目镜放置于100℃热水浴上方，距离液面5cm处，一分钟后依然透明，表面无雾滴产生，证明该涂层可以通过防雾测试。

[0029] 2、附着力测试：按照ISO‑2409划格法测试涂层的附着力性能。

[0030] 3、耐刮性测试：涂层负载100g砝码在2000目的纱布上以1.5cm/s的速度滑动15cm，涂层表面完好，通过耐刮性测试。

[0031] 4、将涂覆涂层的有机玻璃板在水中浸泡60min，涂层无发白现象，在100℃的烘箱中干燥15min后仍能通过1中的防雾测试。

[0032] 5、硬度测试：按照铅笔硬度测试标准进行。

[0033] 测试结果：

[0034]

[0035]

[0036] 结论：

[0037] 实施例1‑4中，随着对羟基苯磺酸钠的加入量提高，亲水性增强，实施例4说明，当该组分量提高到配方中15时，虽然具备防雾能力，由于降低了涂层的交联密度，导致耐水性
和附着力下降，当满足防雾能力要求的前提下，实施例1‑4中的添加量5‑12均可，但为了达
到涂层最佳的力学性能和耐水性，我们优选实施例1中的配比。

[0038] 亲水的对比例1存在耐水性测试中发白的问题，疏水的对比例2存在小水珠散布涂层表面防雾性不佳的问题，相比而言，实施例1‑4均解决了上述问题。

[0039] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本
发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变
化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其
等效物界定。