一種高固體分塗料用星型低聚物及其製備方法與流程
2023-05-28 02:33:41
本發明屬於高固體分樹脂領域，涉及一種高固體分塗料用星型低聚物及其製備方法。
背景技術：
：隨著環保理念的不斷發展，塗料行業對降低揮發性有機化合物(voc)的排放量要求也越來越嚴格。高固體分塗料具有voc排放量低，較低的分子量及粘度和施工性能好等優點。在不得不使用溶劑型塗料的行業對高固體分塗料的應用比例越來越高。高固體份塗料的固含量要求在70％～90％。如何製備得到高固體份塗料受到越來越多的關注。高固體分雙組分丙烯酸聚氨酯塗料是一種綜合性能優良的、環保型高固體份塗料。張軍科等用溶液法合成了一種高固體分低粘度的羥基丙烯酸樹脂(張軍科.高固體分羥基丙烯酸樹脂的合成[j].合成化學,2007,1,60-64)。並將其與六次甲基二異氰酸酯反應製備了性能優異的高固體分雙組分丙烯酸聚氨酯塗料。該實驗加入了一定量的叔碳酸縮水甘油酯，用以提高樹脂的性能。叔碳酸縮水甘油酯是一種帶有環氧基團的高沸點反應溶劑。它的龐大不對稱結構可以很好的提高樹脂的耐化學性、耐汙性和水解穩定性，顯著提高樹脂的溶解性，降低樹脂的粘度。該種羥基丙烯酸樹脂固含量為71％時，黏度在3000mpa·s左右，仍然較高。張劍飛等選擇六氫苯酐、1，6-己二醇、三羥甲基丙烷(tmp)、三羥乙基異氰脲酸酯(theic，賽克)等原料，製備了高固體分、高羥值聚酯樹脂(張劍飛，高固體份、高羥值聚酯樹脂的合成及性能研究，塗料工業，2014,44,18-24)。但這種高羥值樹脂在施工粘度下的固含量只能達到80％。三羥乙基異氰脲酸酯性能穩定，其環狀結構可以保護酯基，提高樹脂的耐水解性能。以上樹脂合成方法雖然可以得到適合作為高固體份塗料的線形聚合物樹脂，但由於分子量和官能度控制程度還不夠高。得到的塗料固體份一般在70-80％，很難做到85％以上固含量。星型聚合物分子結構類似球形，具有流體力學體積小、端基數量多、黏度小的優點，是作為高固體份塗料用樹脂的理想選擇。星形聚合物的合成方法主要有先核後臂和先臂後核法，核的合成過程一般較為複雜。中國專利cn102675526b給出了一種用argetatrp法合成星型聚合物的方法，但要先合成作為核的多官能團引發劑，過程複雜，並且合成中需要使用過渡金屬催化劑和胺類配體，脫除也較困難，限制了其大規模應用。通過簡單高效的方法合成結構明確的高固體分塗料用星型聚合物仍然是塗料樹脂行業內的一個技術難題。為了解決這一問題，這一發明選擇商品化theic為星型聚合物的核，利用theic的羥基直接引發與叔碳酸縮水甘油酯的環氧基團開環反應，合成了一種高固體份塗料用星型低聚物。技術實現要素：本發明要解決的技術問題是：基於上述問題，本發明提供一種高固體分塗料用星型低聚物及其製備方法。本發明解決其技術問題所採用的一個技術方案是：一種高固體分塗料用星型低聚物，包括化合物a和b，其結構式如下：其中，a中的r1、r2均為烷基，並且r1、r2共有7個碳原子。一種高固體分塗料用星型低聚物的製備方法，按重量份記，其原料組成為：三羥乙基異氰脲酸酯100份、環氧化合物149～261份、催化劑1.245～1.305份。進一步地，環氧化合物為叔碳酸縮水甘油酯或丁基縮水甘油醚。進一步地，催化劑為n,n-二甲基環己胺或三乙胺。進一步地，一種高固體分塗料用星型低聚物的製備方法，具體包括以下步驟：(1)按權利要求2中配比稱取三羥乙基異氰脲酸酯、環氧化合物和催化劑，將三羥乙基異氰脲酸酯和環氧化合物加入反應容器中，攪拌升溫至130～150℃，三羥乙基異氰脲酸酯熔融；(2)加入催化劑，130～150℃攪拌反應3h，得到淺黃色的低聚物產品。本發明的有益效果是：以環氧化合物與三羥乙基異氰脲酸酯為原料合成施工粘度下固含量大於85％的高固體分塗料用星型低聚物，可以減少溶劑的使用；並且合成方法簡單、環保、無副產物，不需要脫除催化劑。具體實施方式現在結合具體實施例對本發明作進一步說明，以下實施例旨在說明本發明而不是對本發明的進一步限定。實施例採用的三羥乙基異氰脲酸酯，揚州三得利化工有限公司產；叔碳酸縮水甘油酯，購買自珠海市銳剴貿易有限公司；丁基縮水甘油醚，湖北綠色家園材料技術股份有限公司產，催化劑為市售化學試劑。將三羥乙基異氰脲酸酯與環氧化合物加入到500ml的三口燒瓶中，攪拌並升溫至150℃，使三羥乙基異氰脲酸酯完全熔融。在三羥乙基異氰脲酸酯完全熔融後加入催化劑，反應3h，得到淺黃色的液體產物。按照表1所給的配比來製備各實施例的星型低聚物。表1星型低聚物的配方表(重量份)實施例1實施例2實施例3實施例4三羥乙基異氰脲酸酯100100100100叔碳酸縮水甘油酯26126100丁基縮水甘油醚00149149n,n-二甲基環己胺1.30501.2450三乙胺01.30501.245採用美國rheosense公司的microvisc黏度計測定合成樹脂以及採用10％稀釋劑稀釋後樹脂的粘度(稀釋劑為二甲苯與乙酸丁酯混合液，二甲苯：乙酸丁酯＝7：3，重量比)，結果見表2所示。表2各實例的黏度測試結果可見實施例1、2的100％固含量樹脂的黏度在4700mpa·s左右，但加入10％或14％的稀釋劑後就可以使黏度有很大幅度的降低。實施例3、4的100％固含量的樹脂就擁有很低的黏度，符合施工條件的黏度要求。按照表3所給的配比來製備塗料。表3塗料的的配方表(重量份)實施例1實施例2實施例3實施例4星型低聚物樹脂10101010聚氨酯固化劑13.2813.2819.2719.27底材潤溼劑0.120.120.150.15催幹劑0.0140.0140.0170.017稀釋劑1.111.1100其中，聚氨酯固化劑為市售產品，固含量67.5％,nco質量含量15.6％。催幹劑(二月桂酸二丁基錫溶液，濃度2％)與底材潤溼劑(byk331)，均為常見市售產品。將所得塗料用線棒均勻塗覆在鐵片上，室溫下固化一周。漆膜附著力，按gb/t9286-1998測定，按劃痕範圍內的漆膜完整程度評定，以級表示；漆膜耐衝擊性能，按gb/t1732-93測定，規定了以固定質量的重錘落於測試板上而不引起漆膜破壞的最大高度(cm)表示；鉛筆硬度按gb/t6739-2006/iso15184：1998測定，規定了一種通過在漆膜上推壓已知硬度標號的鉛筆來測定。測得各實例的漆膜性能如表4所示。表4各實例的塗料測試結果可見漆膜具有良好的力學性能和光澤度。以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。當前第1頁12