一種超低voc含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超低VOC含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液，涉及醇酸樹脂涂料技術(shù)領(lǐng)域，包含醇酸樹脂、第一乳化劑、PH調(diào)節(jié)劑、催干劑預(yù)乳化液、去離子水。催干劑預(yù)乳化液包含催干劑、第二乳化劑、絡(luò)合劑、去離子水。催干劑預(yù)乳化液的制備步驟：將絡(luò)合劑配成溶液；向乳化釜中加入催干劑、第二乳化劑，攪拌、升溫；乳化釜內(nèi)加入絡(luò)合劑溶液與去離子水，降至室溫出料。醇酸樹脂乳液的制備方法：乳化釜中加入醇酸樹脂，攪拌升溫，再加入復(fù)合的第一乳化劑及催干劑預(yù)乳化液；將剩余第一乳化劑溶于熱水滴加到乳化釜中；降至室溫；乳化過程中采用階梯變速攪拌。得到的乳液粒度小且分布窄，在貯存過程中穩(wěn)定性好。
【專利說明】
一種超低voc含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及醇酸樹脂涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸 樹脂乳液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 醇酸樹脂涂料自問世以來，因其漆膜性能好、原料廉價易得，工藝成熟、不依賴石 油資源等優(yōu)點在工業(yè)涂料領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的醇酸樹脂涂料為溶劑型，在 生產(chǎn)和使用過程中大量的使用有機(jī)溶劑，而這些有機(jī)溶劑在施工階段和干燥過程中排入大 氣中，不僅是對資源的極大浪費，更對環(huán)境及人體造成極大的危害。隨著越來越多的環(huán)保法 規(guī)的出臺及人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，低V0C(可揮發(fā)性有機(jī)物)含量的環(huán)境友好型的水性醇酸 樹脂涂料成為醇酸樹脂涂料的發(fā)展方向。
[0003] 水性醇酸樹脂涂料以水為介質(zhì)，能有效的降低醇酸樹脂涂料的V0C含量，與傳統(tǒng)溶 劑型涂料相比具有環(huán)保、成本低、安全等優(yōu)點。
[0004] 水性醇酸樹脂乳液的制備方法主要有內(nèi)乳化和外乳化兩種： 內(nèi)乳化是在醇酸樹脂的聚合過程中向聚合物分子中引入親水基團(tuán)，然后用適當(dāng)?shù)乃峄?堿中和成鹽，從而增加樹脂的親水性，最終形成水性分散液或水溶液。但是這種方法需要加 入一定量的有機(jī)助溶劑，即含有一定的V0C含量，無法做到超低V0C含量甚至零V0C的涂料， 并且該方法得到的水性樹脂涂料親水基團(tuán)較多，耐水解性較差。
[0005] 外乳化是借助外加乳化劑的方法使樹脂顆粒分散于水中，形成醇酸樹脂乳狀液。 該方法工藝設(shè)備簡單，在涂料生產(chǎn)過程中不添加含V0C物質(zhì)，可以生產(chǎn)超低V0C含量甚至零 V0C含量的醇酸樹脂涂料，涂料的涂膜性能及耐水解性優(yōu)異。 CN104530399A介紹了 一種零V0C醇酸乳液的制備方法，該發(fā)明中先合成醇酸特定樹脂， 然后在70~80°C溫度下加入適量乳化劑，勻速攪拌下加入適量的去離子水、PH調(diào)節(jié)劑等得到 醇酸樹脂乳液。但是該發(fā)明中加入乳化劑的量占醇酸樹脂重量的10%，增加了生產(chǎn)成本，影 響了漆膜的光澤、干燥等性能，并且其乳化過程需至少4.5小時，生產(chǎn)效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸 樹脂乳液及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種超低V0C含量環(huán)境友 好型醇酸樹脂乳液，一種超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液，其特征在于，包括以下成 分:醇酸樹脂100份、第一乳化劑3-5份、PH調(diào)節(jié)劑0.6-1份、催干劑預(yù)乳化液1-6份、去離子水 88-95.4份。
[0008] 優(yōu)選的，所述醇酸樹脂為市售中長油醇酸樹脂;第一乳化劑為非離子乳化劑與陰 離子乳化劑復(fù)合的復(fù)配乳化劑，非離子乳化劑為不含ΑΡΕ0的環(huán)保型乳化劑，陰離子乳化劑 為十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉中的一種;PH調(diào)節(jié)劑為三乙 胺、氨水、二甲基乙醇胺、氫氧化鉀中的一種。
[0009]優(yōu)選的，所述催干劑預(yù)乳化液包含以下成分，催干劑100份、第二乳化劑4-8份、絡(luò) 合劑4-10份、去離子水82-92份。
[0010]優(yōu)選的，所述催干劑預(yù)乳化液的制作步驟為： (1) 、將配方量的絡(luò)合劑溶于50t>60°C的去離子水中配成10%的溶液備用； (2) 、向干凈的乳化釜中加入配方量的催干劑、第二乳化劑，開啟乳化釜攪拌，升溫； (3) 、當(dāng)乳化釜內(nèi)溫達(dá)到50°〇60°C后，加入溫度為50°〇60°C的絡(luò)合劑溶液和去離子 水，攪拌20~30分鐘后，停止乳化，降至室溫、過濾、包裝。
[0011] -種根據(jù)超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液的制備方法，其特征在于，包括以 下步驟： (1) 、向干凈的帶夾套的乳化釜中加入醇酸樹脂，開啟攪拌、升溫，將物料升溫至乳化溫 度后，加入配方量的第一乳化劑及催干劑預(yù)乳化液，攪拌20~40分鐘使助劑與醇酸樹脂混合 均勻； (2) 、將剩余第一乳化劑溶于配方量的50t>6(TC的熱水，加入到熱水罐中，再將第一乳 化劑溶液滴加到乳化釜中，滴加時間為40~60分鐘； (3 )、繼續(xù)攪拌10~20分鐘，降溫至室溫，過濾、出料； (4) 、乳化過程中攪拌速度采用階梯變速攪拌的方式。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟（1)中加入第一乳化劑的同時開始滴加濃度為10%的PH調(diào)節(jié)劑溶 液，控制滴加速度在20~40分鐘加完。
[0013] 優(yōu)選的，所述第一乳化劑的加入方式采用分步加入，乳化開始前加入總重量的70% ~90%，剩余部分在乳化過程中采用滴加的方式加入。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟(4)中階梯變速攪拌的方式，在轉(zhuǎn)相前采用超高速攪拌，線速度 達(dá)到12m/s以上，在轉(zhuǎn)相后降低攪拌速度為6~8m/s，在熱水滴加完后進(jìn)一步降低攪拌轉(zhuǎn)速為 3~5m/s 〇
[0015] 有益效果是:本發(fā)明主要是醇酸乳液的組成與制備，其中醇酸乳液中包含了催干 劑預(yù)乳化液。催干劑預(yù)乳化液采用常規(guī)催干劑制成預(yù)乳化液，并加入絡(luò)合劑生成絡(luò)合物，不 僅使催干劑與醇酸樹脂乳液具有更好的相容性，使其具有更短的干燥時間，并保護(hù)了催干 劑，使其在水中更穩(wěn)定，避免了水性醇酸樹脂乳液存放過程中的"失干"問題，且同市場上水 性專用催干劑相比大大降低了成本。
[0016] 第一乳化劑與第二乳化劑均采用非離子乳化劑與陰離子乳化劑復(fù)合的乳化劑，選 用不含ΑΡΕ0的環(huán)境友好型乳化劑。第一乳化劑的加入采用分步加入的方式，乳化開始前加 入總重量的70%~90%，剩余部分在乳化過程中采用滴加的方式加入。通過該加入方式，對乳 液的粒徑分布進(jìn)行設(shè)計，既保證了較低的乳液粒徑，又人為干預(yù)增加了超細(xì)粒子的含量，這 些超細(xì)的粒子會在醇酸樹脂涂料在成膜過程中填充入普通粒子的縫隙中，有效提高漆膜的 致密性，進(jìn)而提高漆膜的硬度、光澤度等性能。
[0017] 乳化過程中攪拌速度采用階梯式變速攪拌方式，轉(zhuǎn)相前采用超高轉(zhuǎn)速，使醇酸樹 脂在高速攪拌分散為小粒子，保證產(chǎn)品乳液的細(xì)粒徑，在轉(zhuǎn)向后降低轉(zhuǎn)速，既保證了較高攪 拌強(qiáng)度又保護(hù)已形成的乳液粒子不被高速剪切破環(huán)，保持乳液粒子的球形形態(tài)，在水滴加 完后進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)速，保證整個乳液混合均勻。
[0018] 攪拌器采用乳化機(jī)頭與漿式攪拌復(fù)合攪拌器，乳化機(jī)頭保證高剪切力，保證乳液 的超細(xì)粒徑，但是乳化機(jī)頭的均質(zhì)能力有限，所以與漿式攪拌器復(fù)合使用，既保證了乳液粒 度，又保證了均質(zhì)能力，使得乳液產(chǎn)品的粒度較小且分布較窄。
【具體實施方式】
[0019] 下面詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
[0020] 本發(fā)明出示一種超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液及其制備方法的具體實施 方式:一種超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液，包括以下成分:醇酸樹脂100份、第一乳 化劑3-5份、PH調(diào)節(jié)劑0.6-1份、催干劑預(yù)乳化液1-6份、去離子水88-95.4份。
[0021]所述醇酸樹脂為市售中長油醇酸樹脂，含量99%以上;第一乳化劑為非離子乳化劑 與陰離子乳化劑復(fù)合的復(fù)配乳化劑，非離子乳化劑為不含ΑΡΕ0的環(huán)境友好型產(chǎn)品，如TMN-10(陶氏）、EFS-1330(上海忠誠）、EFS-3365(上海忠誠），陰離子乳化劑為十二烷基磺酸鈉、 十二烷基硫酸鈉、N0VELUTI0N S27N(沙索）中的一種。復(fù)合乳化劑的用量為醇酸樹脂重量的 3%~5%，3.5%~4.5%最優(yōu)，非離子乳化劑與陰離子乳化劑的比例為5:1~1:1，3:1~2:1最優(yōu)。;PH 調(diào)節(jié)劑為三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺、氫氧化鉀中的一種，氫氧化鉀最優(yōu)，用量為醇酸樹脂 重量的〇 · 6%~1 %，0 · 7%~0 · 8%最優(yōu)。
[0022]催干劑預(yù)乳化液中催干劑含量為4%，催干劑預(yù)乳化液用量為醇酸樹脂重量的1%~ 6%，2%~4%最優(yōu)。催干劑預(yù)乳化液包含以下成分，催干劑100份、第二乳化劑4-8份、絡(luò)合劑4-10份、去離子水82-92份。
[0023]其中催干劑為鈷、錳、稀土等常用催干劑的一種或幾種，如：異辛酸鈷、環(huán)烷酸錳 等。第二乳化劑為非離子/陰離子復(fù)配乳化劑，非離子乳化劑為不含ΑΡΕ0的環(huán)境友好型產(chǎn) 品，如TMN-10(陶氏）、EFS-1330(上海忠誠）、EFS-3365(上海忠誠），陰離子乳化劑為十二烷 基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、N0VELUTI0N S27N(沙索）。復(fù)合乳化劑的用量為催干劑溶液重 量的4%~8%，非離子乳化劑與陰離子乳化劑的比例為2:1~1:2。絡(luò)合劑為乙二胺四乙酸二鈉， 用量為催干劑的4%~10%。
[0024]所述催干劑預(yù)乳化液的制作步驟為：（1)、將配方量的絡(luò)合劑溶于50t>6(TC的去 離子水中配成10%的溶液備用；（2 )、向干凈的乳化釜中加入配方量的催干劑、第二乳化劑， 開啟乳化釜攪拌，升溫；（3)、當(dāng)乳化釜內(nèi)溫達(dá)到50 °〇60 °C后，加入溫度為50 °〇60 °C的絡(luò)合 劑溶液和去離子水，攪拌20~30分鐘后，停止乳化，降至室溫、過濾、包裝。
[0025] -種超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟：（1)、向干凈的帶夾套的乳化釜中加入醇酸樹脂，開啟攪拌、升溫，將物料升溫至乳化溫 度后，加入配方量的第一乳化劑及催干劑預(yù)乳化液，攪拌20~40分鐘使助劑與醇酸樹脂混合 均勻，加入第一乳化劑的同時開始滴加濃度為10%的PH調(diào)節(jié)劑溶液，控制滴加速度在20~40 分鐘加完，第一乳化劑的加入方式采用分步加入，乳化開始前加入總重量的70%~90%，剩余 部分在乳化過程中采用滴加的方式加入；（2)、將剩余第一乳化劑溶于配方量的50t>6(TC 的熱水，加入到熱水罐中，再將第一乳化劑溶液滴加到乳化釜中，滴加時間為40~60分鐘； (3)、繼續(xù)攪拌10~20分鐘，降溫至室溫，過濾、出料，乳化攪拌采用乳化頭與漿式攪拌相結(jié)合 的攪拌形式；（4)、乳化過程中攪拌速度采用階梯變速攪拌的方式，在轉(zhuǎn)相前采用超高速攪 拌，線速度達(dá)到12m/s以上，在轉(zhuǎn)相后降低攪拌速度為6~8m/s，在熱水滴加完后進(jìn)一步降低 攪拌轉(zhuǎn)速為3~5m/s。
[0026] 實施例1 本發(fā)明出示一種超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液及其制備方法的具體實施方 式:一種超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液的制備方法：向干凈的帶夾套的1000L乳化 釜中加入400kg醇酸樹脂，開啟攪拌，轉(zhuǎn)速為400r/min，將物料升溫至50°C，加入催干劑預(yù)乳 化液8kg、TMN-10乳化劑7.0kg和N0VELUTI0N S27N乳化劑7.0kg，同時開始滴加24kg含量為 10%的50 °C的氫氧化鉀溶液，攪拌20分鐘使第一乳化劑與醇酸樹脂混合均勻。將TMN-10乳化 劑3.0kg和N0VELUTI0N S27N乳化劑3.0kg溶于348kg50°C的熱水，加入到熱水罐中。攪拌轉(zhuǎn) 速調(diào)至750r/min，將第一乳化劑溶液勻速滴加到乳化釜中，滴加時間為50分鐘。滴加21分鐘 時將攪拌調(diào)至400r/min，滴加完成后將攪拌調(diào)至250r/min，攪拌10分鐘，降溫至室溫后過 濾、出料。
[0027]其中催干劑預(yù)乳化液的制備方法為:將0.9kg乙二胺四乙酸二鈉溶于8. lkg的60°C 去離子水中配成10%的溶液備用。向干凈的乳化釜中加入15kg鈷催干劑（上海長風(fēng)）、 0.5kgTMN-10和2.5kg濃度為20%的十二烷基硫酸鈉溶液，開啟攪拌300r/min，升溫至60°C。 加入溫度為60°C的絡(luò)合劑溶液和3kg去離子水，攪拌20分鐘后，停止乳化，降至室溫、過濾、 包裝。
[0028] 實施例2 向1000L乳化釜中加入400kg醇酸樹脂，開啟攪拌，轉(zhuǎn)速為400r/min，將物料升溫至60 °C，加入催干劑預(yù)乳化液16kg、EFS-1330乳化劑9kg和9kg濃度為20%十二烷基硫酸鈉乳化劑 溶液，同時開始滴加32kg含量為10%的50°C的氫氧化鉀溶液，攪拌20分鐘使第一乳化劑與醇 酸樹脂混合均勻。將EFS-1330乳化劑1.0kg和十二烷基磺酸鈉乳化劑0.2kg溶于333kg60°C 的熱水，加入到熱水罐中。攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)至700r/min，將第一乳化劑溶液勻速滴加到乳化釜 中，滴加時間為60分鐘。滴加25分鐘時將攪拌調(diào)至350r/min，滴加完成后將攪拌調(diào)至220r/ min，攪拌15分鐘，降溫至室溫后過濾、出料。催干劑預(yù)乳化液的制備方法與實施例1相同。 [0029] 實施例3 向1000L乳化釜中加入400kg醇酸樹脂，開啟攪拌，轉(zhuǎn)速為400r/min，將物料升溫至50 °C，加入催干劑預(yù)乳化液4kg加入TMN-10乳化劑9.6kg和16kg濃度為20%的十二烷基硫酸鈉 乳化劑溶液，同時開始滴加32kg含量為10%的50 °C的氫氧化鉀溶液，攪拌40分鐘使第一乳化 劑與醇酸樹脂混合均勻。將TMN-10乳化劑2.4kg和十二烷基磺酸鈉乳化劑0.8kg第一乳化劑 溶于335kg50°C的熱水，加入到熱水罐中。攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)至700r/min，將第一乳化劑溶液勻速 滴加到乳化釜中，滴加時間為70分鐘。滴加24分鐘時將攪拌調(diào)至400r/min，滴加完成后將攪 拌調(diào)至220r/min，攪拌10分鐘，降溫至室溫后過濾、出料。催干劑預(yù)乳化液的制備方法與實 施例1相同。
[0030] 經(jīng)過上述工藝步驟，得到的醇酸乳液的性能如下表：
基于上述，本乳液粒度小且分布窄，在貯存過程中穩(wěn)定性好，催干劑預(yù)乳化液的應(yīng)用避 免了傳統(tǒng)醇酸樹脂乳液存放過程中的"失干"問題，所得漆膜硬度、光澤度等性能優(yōu)異。 [0031]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均 同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種超低voc含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液，其特征在于，包括以下成分:醇酸樹脂 100份、第一乳化劑3-5份、PH調(diào)節(jié)劑0.6-1份、催干劑預(yù)乳化液1-6份、去離子水88-95.4份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液，其特征在于:所述 醇酸樹脂為市售中長油醇酸樹脂;第一乳化劑為非離子乳化劑與陰離子乳化劑復(fù)合的復(fù)配 乳化劑，非離子乳化劑為不含APE0的環(huán)保型乳化劑，陰離子乳化劑為十二烷基磺酸鈉、十二 烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉中的一種;PH調(diào)節(jié)劑為三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺、 氫氧化鉀中的一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液，其特征在于:所 述催干劑預(yù)乳化液包含以下成分，催干劑100份、第二乳化劑4-8份、絡(luò)合劑4-10份、去離子 水82-92份。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液，其特征在于，所述 催干劑預(yù)乳化液的制作步驟為： (1) 、將配方量的絡(luò)合劑溶于50t>60°C的去離子水中配成10%的溶液備用； (2) 、向干凈的乳化釜中加入配方量的催干劑、第二乳化劑，開啟乳化釜攪拌，升溫； (3 )、當(dāng)乳化釜內(nèi)溫達(dá)到50 °〇60 °C后，加入溫度為50 °〇60 °C的絡(luò)合劑溶液和去離子 水，攪拌20~30分鐘后，停止乳化，降至室溫、過濾、包裝。5. -種根據(jù)權(quán)利要求4所述任意超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液的制備方法，其 特征在于，包括以下步驟： (1) 、向干凈的帶夾套的乳化釜中加入醇酸樹脂，開啟攪拌、升溫，將物料升溫至乳化溫 度后，加入配方量的第一乳化劑及催干劑預(yù)乳化液，攪拌20~40分鐘使助劑與醇酸樹脂混合 均勻； (2) 、將剩余第一乳化劑溶于配方量的50t>60°C的熱水，加入到熱水罐中，再將第一乳 化劑溶液滴加到乳化釜中，滴加時間為40~60分鐘； (3 )、繼續(xù)攪拌10~20分鐘，降溫至室溫，過濾、出料； (4)、乳化過程中攪拌速度采用階梯變速攪拌的方式。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液的制備方法，其特征 在于:所述步驟（1)中加入第一乳化劑的同時開始滴加濃度為10%的PH調(diào)節(jié)劑溶液，控制滴 加速度在20~40分鐘加完。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述一種超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液的制備方法，其特征 在于:所述第一乳化劑的加入方式采用分步加入，乳化開始前加入總重量的70%~90%，剩余 部分在乳化過程中采用滴加的方式加入。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種超低V0C含量環(huán)境友好型醇酸樹脂乳液的制備方法，其特征 在于:所述步驟(4)中階梯變速攪拌的方式，在轉(zhuǎn)相前采用超高速攪拌，線速度達(dá)到12m/s以 上，在轉(zhuǎn)相后降低攪拌速度為6~8m/s，在熱水滴加完后進(jìn)一步降低攪拌轉(zhuǎn)速為3~5m/s。
【文檔編號】C08J3/03GK106085160SQ201610422270
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日 公開號201610422270.0, CN 106085160 A, CN 106085160A, CN 201610422270, CN-A-106085160, CN106085160 A, CN106085160A, CN201610422270, CN201610422270.0
【發(fā)明人】何志偉, 秦向明, 曾剛
【申請人】長沙維一化工涂料有限公司