水溶性醇酸氨基烘漆的研制

1引言

随着新环保法规的出台，传统的溶剂型涂料的使用受到限制，从而促使涂料向高固体分、粉末、水性等环保型涂料方向发展，尤其以水作溶剂的水性涂料，因其具有节省大量能源，VOC（挥发性有机化合物）含量大大低于溶剂型涂料等优点而获得迅速发展。水性氨基烘漆具有漆膜交联速度快、性能好、固化不受外界自然条件影响等优点。

采用水溶性醇酸树脂为主体树脂，甲醚化氨基树脂作为交联剂，制备高性能水溶性醇酸氨基烘漆，该漆所形成的漆膜具有较高的硬度、高韧性和光泽，抗冲击、耐化学介质和耐候性均达到或超过溶剂型醇酸氨基烘漆[1-2]，与水性醇酸防锈底漆配套使用具有优异的防腐性能，可广泛用于汽车、家电、印铁、铸造等工业领域。2试验部分

2.1原材料

月桂酸、苯酐、三羟甲基丙烷、新戊二醇、二甲苯、蒸馏水、偏苯三酸酐、助溶剂、金红石型钛白粉，均为工业级；pH调节剂，化学纯；水性润湿分散剂、水性消泡剂和水性流平剂，均为进口产品；甲醚化氨基树脂，三木公司和英力士公司产品。

2.2水溶性醇酸树脂的合成

在反应釜中投入配方量的月桂酸、苯酐、三羟甲基丙烷、新戊二醇，开动搅拌，加二甲苯回流；升温到200℃进行酯化，至合适酸值，降温至150℃，加入偏苯三酸酐,再逐渐升温到165℃酯化至合适酸值；真空抽二甲苯，然后降温至60℃，加入pH调节剂和助溶剂，中和至pH为7～8；再加入水，分散30min，调整到50%固含量，过滤即得水溶性醇酸树脂。

水溶性醇酸氨基烘漆的研制

刘保磊，王欣，肖斌，王秋燕，高应宝

（江苏长江涂料有限公司，南京210047）

摘要：采用饱和脂肪酸、苯酐、三羟甲基丙烷、新戊二醇和偏苯三酸酐合成水溶性醇酸树脂，与甲醚化三聚

氰胺甲醛树脂制备水溶性醇酸氨基烘漆。该水溶性醇酸氨基烘漆的漆膜性能均达到并超过溶剂型

醇酸氨基烘漆的漆膜性能。讨论了酸值、羟值、油度、氨基树脂、中和剂、助溶剂和树脂结构等因素对

树脂合成及应用性能的影响。水溶性醇酸氨基烘漆与水性醇酸防锈底漆配套使用具有优异的防腐

性能。

关键词：水性涂料；水溶性醇酸树脂；氨基漆；烘漆

中图分类号：TQ633文献标识码：A文章编号：1007－9548（2010）06－0012－02

Development of Water-soluble Amino-alkyd Baking Paint

LIU Bao-lei,WANG Xin,XIAO Bin,WANG Qiu-yan,GAO Ying-bao

Abstract:The water-soluble alkyd resin was synthesized by saturated fat acid,phthalic anhydride,trimethylol propane,neopentyl glycol and trimellitic anhydride.The water-soluble amino-alkyd baking paint was developed by amino resin and alkyd resin.The properties of water-soluble amino-alkyd baking paint are better than solvent-borne amino-alkyd baking paint.The influene of acid value,hydroxyl value,oil-length,amino-resin,neutralizer,co-solvents and the structure of resins on the synthesis and application properties of water-soluble alkyd resin were discussed.The water-soluble alkyd amino baking paint can be compatible with water-borne alkyd anti-corrosive primer,which has outstanding anti-corrosive property.The system can be widely used in industrial fields of automobiles,home appli－ances,iron,foundry,and so on.

Key words:water-soluble paint，water-soluble alkyd resin，amino paint，baking paint

12

2.3水溶性醇酸氨基烘漆的制备

将水溶性醇酸树脂、水性润湿分散剂、蒸馏水和金红石型钛白粉或钼铬红依次加入搅拌釜中，搅拌混合均匀，在砂磨机中高速研磨至细度不大于20μm ，再加入水性流平剂、水性消泡剂、甲醚化氨基树脂和蒸馏水搅拌均匀，过滤包装。2.4技术性能

各项技术性能均按相应的国家标准进行检测，结果见表1。

3结果与讨论

3.1

水溶性醇酸树脂的酸值对漆膜性能的影响

酸值直接影响着树脂的水溶性，酸值越高水溶性越好。尽管在水溶性氨基烘漆体系中羧基也参与反应，但因其反应速率比活性羟基与氨基树脂的反应速率慢，所以酸值过高会导致耐水性下降。在树脂的生产过程中控制醇酸树脂的酸值在40～50mgKOH/g ，既保证足够的水溶性又不影响漆膜的耐水性。3.2多元醇的选择

甘油是合成醇酸树脂常用的多元醇，但因其制成的醇酸树脂耐水解性太差而无法应用。季戊四醇合成的醇酸树脂交联密度高，不适合制备短油度的水溶性醇酸树脂。新戊二醇和三羟甲基丙烷羟基α和β位上的取代基较多，根据位阻效应，合成的醇酸树脂中的酯键抗水解性较好，制备的氨基烘漆具有较好的贮存稳定性。通过对新戊二醇和三羟甲基丙烷优化复配组合，在取得优异的抗水解性能的同时，获得了理想的水

溶性、

交联密度、硬度和韧性。3.3水溶性醇酸树脂羟值的控制

羟值越高水溶性越好，但不利于水性醇酸树脂的贮存稳定性，同时也使加入的氨基树脂的量相应增加，影响漆膜的韧性。因此将树脂的羟值控制在90～110mgKOH/g ，通过调整醇酸树脂和氨基树脂的比例，可以获得优异的综合性能。 3.4

中和剂的选择

只有经胺类中和剂中和过的水性醇酸树脂才具备

水溶性，常用的中和剂包括氨水、

三乙胺和二甲基乙醇胺等。中和剂的选择对涂料的水溶性、稳定性、漆膜干燥性能和耐水性能均有影响。

由于氨水的挥发速率快，容易使烘漆的pH 下降，导致烘漆的贮存稳定性不好。二甲基乙醇胺的挥发速率慢，但会导致漆膜颜色变深和耐水性变差。

而三乙胺的挥发速率适中，助溶效果好，能保证烘漆的施工性，同时三乙胺是叔胺，不会使酯键水解，提高了烘漆的贮存稳定性。3.5氨基树脂的选择

选择氨基树脂的原则，一是烘漆的贮存稳定性好，二是和醇酸树脂的混容性好，三是交联反应迅速。

甲醚化氨基树脂极性大，水溶性好，因此常选用甲醚化的氨基树脂制备水溶性醇酸氨基烘漆。部分甲醚化氨基树脂交联速度快，烘烤温度低，常用于制备低温快速固化氨基树脂。而六甲醚化氨基树脂（HMM M ）在固化过程中是由甲氧基醚交换，逸出甲醇，再和水溶性醇酸树脂的羟基交联固化，因此固化温度高（160℃以上），但是由于HM MM 官能度高，固化交联密度大，所以漆膜硬度更高，而且耐化学介质性能也很好。同时HM MM 制备的氨基烘漆的贮存稳定性要比部分醚化的氨基树脂好。因此可以根据客户的不同需求选择合适的氨基树脂。

3.6水溶性醇酸树脂和氨基树脂的比例对漆膜性能

的影响

水溶性醇酸树脂和氨基树脂的比例对漆膜的物理、化学性能有很大的影响，选择合适的配比，能得到各项性能均衡的漆膜。水溶性醇酸树脂和氨基树脂的比例对漆膜性能的影响见表2。

从表2可以看出，当氨基树脂增加，漆膜的硬度、防腐性能随之提高，但柔韧性、附着力随之降低。综合考虑，水溶性醇酸树脂∶氨基树脂为3∶1时可获得各

项性能优良的水溶性醇酸氨基烘漆。（下转第18页

）表1性能检测结果

性能检测结果性能检测结果

漆膜外观平整光滑柔韧性/mm 1

黏度（25℃，涂－4杯）/s 83耐水性

（168h ）不起泡、不脱落，允许轻微变色固体含量/%56耐油性（168h ）不起泡、不脱落，允许轻微变色干燥时间

（120~160℃）/min 30耐盐雾性（168h ）不起泡，不生锈

细度/μm 20耐冲击性/cm 50铅笔硬度（划伤）2H 附着力/级

1

摆杆硬度

0.71

表2水溶性醇酸树脂和氨基树脂的比例对漆膜性能的影响摆杆硬度0.83柔韧性/mm 3漆膜性能1∶10.7822∶13∶10.7114∶10.6315∶10.491水溶性醇酸树脂∶氨基树脂耐冲击性/cm 1040505050附着力/级11111耐盐雾性（168h ）/级

1

2

2

2

3

13