本發(fā)明涉及涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水性樹脂涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
廚房或修車場所的墻面往往受油的污染，導(dǎo)致墻面易發(fā)霉、發(fā)黑?，F(xiàn)有技術(shù)中一種處理表面受各類油品污染的墻面的方法如下，首先要鏟除舊墻面或者用清潔用品去除這些油污，重新批膩?zhàn)诱移?，然后再涂刷一層新的涂料，這樣需要花費(fèi)額外的人工和材料才可進(jìn)行涂裝翻新?，F(xiàn)有技術(shù)中還可以采用普通乳膠漆翻新，墻面原來殘留的油污還會因涂層干燥過程的水分蒸發(fā)，遷移到涂層表面，造成表面發(fā)花，影響外觀。如果要消除上述影響外觀的現(xiàn)象，就需要采用溶劑型涂料進(jìn)行粉刷，而這些涂料氣味難聞，voc很高，對人體健康非常不利。現(xiàn)有技術(shù)中還可以采用洗滌劑清洗墻面，一般需要用堿性去污粉，再用洗滌劑清洗墻面，但是這樣會造成污水的污染，翻新清洗后的墻面表面效果也不好。
飽和聚酯樹脂由于具有高光澤、高飽滿度、優(yōu)異的耐候性而廣泛應(yīng)用于氨基、聚氨酯等中高檔涂料中。目前水溶性飽和聚酯的制備方法有多種,目前主要應(yīng)用的有以下幾種：一種是聚酯樹脂含過量的羧基，并用胺或氨中和成鹽而具有水溶性；另一種是將強(qiáng)親水基團(tuán)引入到樹脂中。例如水溶性磺酸鹽的羧酸或其酯通過酯化或酯交換反應(yīng)使飽和聚酯獲得水溶性；還有一種是利用乳化劑或配制本身能乳化的樹脂。方法一的酸值一般在50-60mg.koh/g，胺中和后有較高的ph值，而堿性條件下酯健極易水解，因此該類樹脂的儲存期短；方法二合成的樹脂的水溶性很好，因強(qiáng)親水性基團(tuán)的引入使得樹脂的耐水性能下降，多用于分散劑、清洗劑、紡織品等；而方法三由于存在外加乳化劑，缺點(diǎn)是耐化學(xué)性差、分子量低，影響漆膜的外觀。
在現(xiàn)有技術(shù)中，水性樹脂涂料的水溶性和穩(wěn)定性較差，易水解形成分層現(xiàn)象，對水性樹脂的質(zhì)量影響較大?，F(xiàn)有技術(shù)中制備水性樹脂的工藝流程較為復(fù)雜，對不同工序中溫度要求不同，加料次數(shù)過多，操作較為繁瑣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水性樹脂涂料及其制備方法，解決了水性樹脂涂料穩(wěn)定興差和加工工序繁瑣的問題。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
一種水性樹脂涂料，水性樹脂涂料由a組分、b組分和c組分組成，所述a組分由如下重量份組成：
芳香族二元酸15-22重量份；
脂肪族二元醇14-20重量份；
催化劑0.01-0.06重量份；
所述b組分由如下組成：
水性單體13-25重量份；
固化劑2-6重量份；
成膜助劑1.5-2.6重量份；
所述c組分由如下組成：
稀釋劑30-45重量份；
中和劑1-5重量份。
在水性樹脂涂料中采用芳香族二元酸和脂肪族二元醇制備得到水性樹脂，芳香族二元酸與脂肪族二元醇形成聚酯樹脂，加入水性單體、固化劑和成膜助劑使得水性樹脂涂料的性能更加穩(wěn)定。
進(jìn)一步地，水性樹脂涂料的物料組成優(yōu)選范圍如下所示，所述a組分由如下重量份組成：
芳香族二元酸18-20重量份；
脂肪族二元醇16-18重量份；
催化劑0.02-0.05重量份；
所述b組分由如下組成：
水性單體18-22重量份；
固化劑4-5重量份；
成膜助劑1.8-2.2重量份；
所述c組分由如下組成：
中和劑2-3重量份；
稀釋劑35-40重量份。
進(jìn)一步地，所述芳香族二元酸中帶有磺酸基的芳香族二元酸與不帶有磺酸基的芳香族二元酸的重量比例為1:9-19。
將帶磺酸基的芳香族二元酸和不帶有磺酸基的芳香族二元酸混合使用得到芳香族二元酸對酯化得到的聚酯樹脂的水溶性有良好的改善作用，帶有磺酸基的芳香族二元酸的含量遠(yuǎn)小于不帶有磺酸基的芳香族二元酸，此比例范圍內(nèi)芳香族二元酸更易于脂肪族二元醇酯化，酯化得到的聚酯樹脂的水溶性和穩(wěn)定性均增加，當(dāng)ph的小范圍波動時(shí)幾乎對聚酯樹脂的性能不會產(chǎn)生不利影響。
進(jìn)一步地，所述帶有磺酸基的芳香族二元酸為間苯二甲酸-5-磺酸鈉、對苯二甲酸-2-磺酸鈉或鄰苯二甲酸-4-磺酸鈉中的至少一種。
其中苯二甲酸是最簡單的芳香族二元酸，共有三種形式的苯二甲酸，鄰苯二甲酸、間苯二甲酸和對苯二甲酸，其中鄰苯二甲酸的兩個羧酸位阻較大，因此選用鄰苯二甲酸-4-磺酸鈉，不會使得極性過大或位阻過大，從而產(chǎn)生不易溶于水或者穩(wěn)定性能較差的問題。間苯二甲酸-5-磺酸鈉和對苯二甲酸-2-磺酸鈉的選用也如上原理。
進(jìn)一步地，所述不帶有磺酸基的二元酸為間苯二甲酸、鄰苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿嶂械闹辽僖环N。
選用最簡單的芳香族二元酸用于酯化，不會存在過多的官能團(tuán)對反應(yīng)存在不可預(yù)計(jì)的干擾，也與帶有磺酸基的芳香族二元酸相呼應(yīng)，且不含有長鏈的直鏈烷基或者其他環(huán)狀結(jié)構(gòu)，對二元酸的親水性影響較小，酯化得到的聚酯樹脂的水溶性良好；且苯二甲酸成本低，可工業(yè)化，對環(huán)境和人體的危害較小。
進(jìn)一步地，所述脂肪族二元醇為乙二醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇或2-甲基-1,3-丙二醇中的至少一種。脂肪族二醇選用烷基數(shù)量較小的脂肪族二醇，此時(shí)的醇親水性能較好，酯化得到的聚酯樹脂的親水性能也較優(yōu)，且上面所選用的脂肪族二醇成本低廉，對人體和環(huán)境幾乎無毒害，環(huán)保性能較好，酯化過程中幾乎不產(chǎn)生有害物質(zhì)危害人體健康或環(huán)境。在原料的選用上，對環(huán)境危害小，原子利用率高，空間位阻小，易溶于水。
進(jìn)一步地，所述水性單體為偏苯三甲酸酯和均苯四甲酸二酐等比例混合。
水性單體能增加酯化反應(yīng)之后聚酯樹脂的水溶性，且不會對聚酯樹脂的性能產(chǎn)生不利影響。水性單體選用的物質(zhì)主體官能團(tuán)與芳香族二酸的主體官能團(tuán)相同，均為苯基，在反應(yīng)過程中并未引入過多的官能團(tuán)，對聚酯樹脂的性能影響較小。
進(jìn)一步地，所述中和劑為三乙醇胺；所述成膜助劑為丙二醇甲醚醋酸酯；所述催化劑為有機(jī)鋅化合物；所述稀釋劑為水。
采用三乙醇胺中和多余的羧基，使得水性聚酯涂料的整體ph值控制在中性范圍，也能較好的維持水性樹脂涂料的穩(wěn)定性，不易水解，且三乙醇胺的堿性較為溫和，對環(huán)境和人體的傷害小，僅有一定的刺激性氣味。
一種水性樹脂涂料的制備方法，包括如下步驟：
s1酯交換反應(yīng)：將a組分加入反應(yīng)釜中，升溫，175-180℃反應(yīng)2-3h，195-200℃反應(yīng)2-2.5h，215-220℃反應(yīng)2-3h，降溫至150-155℃，得到混合物待用；
s2助劑反應(yīng)：將b組分加入s1步驟的混合物中，升溫至175-180℃反應(yīng)1.5-2.0h，降溫至50-60℃，得到混合物待用；
s3酸度調(diào)節(jié)：用c組分中的中和劑將s2步驟中的得到的混合物調(diào)節(jié)ph至6.5-7.5；
s4成品制作：將調(diào)節(jié)好酸度的反應(yīng)物中加入c組分中的稀釋劑，冷卻至20-25℃出料，過濾包裝即得成品。
s1步驟的酯交換反應(yīng)和s2步驟的助劑反應(yīng)的物料都是一次性添加，加料過程不繁雜，節(jié)約勞動力，加熱溫度范圍屬于中高溫，對設(shè)備的要求較低，對設(shè)備功率的要求也較低。
本發(fā)明的有益效果是：
1.在水性樹脂涂料中采用芳香族二元酸和脂肪族二元醇制備得到水性樹脂，芳香族二元酸與脂肪族二元醇形成聚酯樹脂，加入水性單體、固化劑和成膜助劑使得水性樹脂涂料的性能更加穩(wěn)定；
2.將帶磺酸基的芳香族二元酸和不帶有磺酸基的芳香族二元酸混合使用得到芳香族二元酸對酯化得到的聚酯樹脂的水溶性有良好的改善作用，帶有磺酸基的芳香族二元酸的含量遠(yuǎn)小于不帶有磺酸基的芳香族二元酸，此比例范圍內(nèi)芳香族二元酸更易于脂肪族二元醇酯化，酯化得到的聚酯樹脂的水溶性和穩(wěn)定性均增加，當(dāng)ph的小范圍波動時(shí)幾乎對聚酯樹脂的性能不會產(chǎn)生不利影響；
3.鄰苯二甲酸的兩個羧酸位阻較大，因此選用鄰苯二甲酸-4-磺酸鈉，不會使得極性過大或位阻過大，從而產(chǎn)生不易溶于水或者穩(wěn)定性能較差的問題。間苯二甲酸-5-磺酸鈉和對苯二甲酸-2-磺酸鈉的選用也如上原理；
4.選用最簡單的芳香族二元酸用于酯化，不會存在過多的官能團(tuán)對反應(yīng)存在不可預(yù)計(jì)的干擾，也與帶有磺酸基的芳香族二元酸相呼應(yīng)，且不含有長鏈的直鏈烷基或者其他環(huán)狀結(jié)構(gòu)，對二元酸的親水性影響較小，酯化得到的聚酯樹脂的水溶性良好；水性單體能增加酯化反應(yīng)之后聚酯樹脂的水溶性，且不會對聚酯樹脂的性能產(chǎn)生不利影響。水性單體選用的物質(zhì)主體官能團(tuán)與芳香族二酸的主體官能團(tuán)相同，均為苯基，在反應(yīng)過程中并未引入過多的官能團(tuán)，對聚酯樹脂的性能影響較?。?/p>
5.s1步驟的酯交換反應(yīng)和s2步驟的助劑反應(yīng)的物料都是一次性添加，加料過程不繁雜，節(jié)約勞動力，加熱溫度范圍屬于中高溫，對設(shè)備的要求較低，對設(shè)備功率的要求也較低。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
一種水性樹脂涂料，水性樹脂涂料由a組分、b組分和c組分組成，其特征在于，所述a組分由如下重量份組成：
芳香族二元酸15-22重量份；
脂肪族二元醇14-20重量份；
催化劑0.01-0.06重量份；
所述b組分由如下組成：
水性單體13-25重量份；
固化劑2-6重量份；
成膜助劑1.5-2.6重量份；
所述c組分由如下組成：
稀釋劑30-45重量份；
中和劑1-5重量份。
進(jìn)一步地，所述芳香族二元酸中帶有磺酸基的芳香族二元酸與不帶有磺酸基的芳香族二元酸的重量比例為1:9-19。
進(jìn)一步地，所述帶有磺酸基的芳香族二元酸為間苯二甲酸-5-磺酸鈉、對苯二甲酸-2-磺酸鈉或?qū)Ρ蕉姿?2-磺酸鈉中的至少一種。
進(jìn)一步地，所述不帶有磺酸基的二元酸為間苯二甲酸、鄰苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿嶂械闹辽僖环N。
進(jìn)一步地，所述脂肪族二元醇為乙二醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇或2-甲基-1,3-丙二醇中的至少一種。
進(jìn)一步地，所述水性單體為偏苯三甲酸酯和均苯四甲酸二酐等比例混合。
進(jìn)一步地，所述中和劑為三乙醇胺；所述成膜助劑為丙二醇甲醚醋酸酯；所述催化劑為有機(jī)鋅化合物；所述稀釋劑為水。
實(shí)施例1-實(shí)施例6的水性聚酯涂料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示：
表1
一種水性樹脂涂料的制備方法，包括如下步驟：
s1酯交換反應(yīng)：將a組分加入反應(yīng)釜中，升溫，175-180℃反應(yīng)2-3h，195-200℃反應(yīng)2-2.5h，215-220℃反應(yīng)2-3h，降溫至150-155℃，得到混合物待用；
s2助劑反應(yīng)：將b組分加入s1步驟的混合物中，升溫至175-180℃反應(yīng)1.5-2.0h，降溫至50-60℃，得到混合物待用；
s3酸度調(diào)節(jié)：用c組分中的中和劑將s2步驟中的得到的混合物調(diào)節(jié)ph至6.5-7.5；
s4成品制作：將調(diào)節(jié)好酸度的反應(yīng)物中加入c組分中的稀釋劑，冷卻至20-25℃出料，過濾包裝即得成品。
實(shí)施例1-實(shí)施例6的水性聚酯涂料制備的參數(shù)如表2所示：
表2
實(shí)施例1-實(shí)施例6制備得到的水性樹脂涂料涂覆形成涂層之后涂層的性能如表3所示：
表3
表1的數(shù)據(jù)表明實(shí)施例2-4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)于實(shí)施例1、實(shí)施例5-實(shí)施例6，實(shí)施例1-實(shí)施例6制備得到的水性樹脂涂料的涂層的硬度、抗沖擊以及柔韌性能均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例1-實(shí)施例6制備得到的睡醒樹脂涂料的性能如表4所示：
表4
從表4的數(shù)據(jù)中可以的得出，實(shí)施例1-實(shí)施例6制備得到的睡醒樹脂涂料均具有良好的樹脂性能，其中水溶性以及穩(wěn)定性能十分良好，與水易互溶，七個月內(nèi)并未出現(xiàn)分層和沉淀的現(xiàn)象，具有良好的穩(wěn)定性能。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。