《绿色高性能水性树脂合成关键技术及涂料应用》

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该项目属于化工新材料技术领域,涉及高性能水性树脂制备及涂料制造。“十三五”规划中要求中国大力发展水性涂料以降低挥发性有机物VOCs排放10%以上。水性涂料在应用中需要解决的瓶颈问题是:水的蒸发潜热较高,涂膜干燥速度慢;树脂结构中引入的亲水基团较多,涂膜硬度、耐水性、耐溶剂性及耐化学品性等难以达到工业涂料应用要求。项目组在三省科技部门的关怀下,历经十多年努力,从新的高分子合成方法,合成工艺优化、制备工艺改进及涂料的施工性能改进方面入手,形成了以水性丙烯酸及聚酯丙烯酸杂化树脂水分散体及双组份聚氨酯涂料技术为代表的一系列水性树脂及涂料产品技术。水性工业涂料面漆用高性能羟基丙烯酸(聚酯)树脂合成技术:针对现有水性羟基丙烯酸树脂合成时存在的需脱除溶剂工艺,入亲水性基团较多,涂膜耐水性差;水性化方式多为引入较多羧基单体,树脂酸值高,需要胺中和,固体份较低等问题。该项目在溶液聚合时利用活性稀释剂替代普通溶剂,免除了溶剂蒸除工艺,简化了聚合工艺,节省能源;聚合中分两次加料羧基单体,丙烯酸加入量由10%降低为5%-6%,有效提高涂膜耐腐蚀性。通过设计优化的丙烯酸树脂配方,采用过氧化醋酸叔戊酯引发剂,较高的功能羟基单体等,得到高反应性且粘度较低的羟基丙烯酸酯树脂。发明了以磺酸根为亲水基团的聚酯树脂合成技术,可直接加水稀释无需胺中和,易得到了高固体份的水性聚酯水分散体。通过羟基丙烯酸树脂以酯化反应接枝到聚酯树脂中,得到综合性能好的聚酯丙烯酸杂化树脂水分散体。其和氨基树脂配合得水性烤漆用于汽车、农机面漆涂装;和异氰酸酯固化剂配合制备双组份水性聚氨酯涂料用于轨道交通设备、客车领域。自乳化水性环氧树脂乳液及快干固化剂技术:针对环氧乳液粒径大,反应活性低;固化剂采用酸中和、耐腐蚀差,且有稀释峰值,固化速度慢难题。通过合成反应型乳化剂及在环氧树脂扩链中引入亲水聚醚单元,相反转技术得到了粒径小,粘度低且固含高的具良好反应活性的环氧乳液;通过双酚A及亲水醚类同时扩链环氧树脂再与改性胺反应制备了与环氧树脂相容性好的快干固化剂。该涂料用于地坪涂料及钢结构防腐蚀涂装。低表面处理水性转锈防锈涂料:以该省盛产的五倍子酸为主要原料通过酯化反应得到转锈剂;以转锈剂及丙烯酸单体为原料采用连续种子乳液聚合方法得到高分子水性转锈乳液。该转锈乳液可直接涂覆于锈蚀物面,可作为工程钢结构防腐蚀维护及文物保护用水性涂料。该项目获授权发明专利9项,发表学术论文17篇、著作一本。培养一大批绿色涂料技术人才。自2009年以来对相关专利技术研发、转移及产业化推广,已研发了系列新产品。该项目产品已成功应用于湖南、浙江、广州等地、如农机行业“油改水”计划,水性地坪涂料,手机用高性能涂料等,均获得用户单位的好评,近三年产品已累计销售1.18亿元,新增利润1954万元,取得了明显的经济效益和社会效益。水性数按照股份聚氨酯经同行专家鉴定认为“该成果处国际先进水平”,获科技成果登记证书。该项目成果具产业转型升级示范作用,市场发展潜力巨大。

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