一种用于室内装修的环保型不饱和聚酯漆及其生产方法与流程

本发明涉及聚酯漆加工，具体涉及一种用于室内装修的环保型不饱和聚酯漆及其生产方法。

背景技术：

1、随着人们生活品质的提升，室内装修已成为现代生活中的重要组成部分，不饱和聚酯漆作为一种常用的涂料，因其优良的色泽、光泽度及耐候性而广受欢迎，不饱和聚酯漆是一种多组分漆，主要由聚酯树脂作为主要成膜物制成的一种厚质漆，具有色彩十分丰富、漆膜丰满、层厚面硬、漆膜厚度大等优点。

2、但现有技术中的不饱和聚酯漆通常由多种化学物质混合而成，为了调节不饱和聚酯漆的粘度、干燥速度等性能，通常需要添加有机溶剂，导致不饱和聚酯漆在固化过程中，其内部的化学物质会进行复杂的化学反应，这些反应往往伴随着挥发性产物的生成，进而增加voc的含量，这不仅对环境造成污染，也会对人体健康构成潜在威胁，目前降低不饱和聚酯漆voc含量的方法主要包括选用低voc含量的原料、优化生产工艺以及使用环保型添加剂等，然而，这些方法往往会导致漆膜性能下降，特别是在耐冲击和耐磨性能方面，因此，如何在保证漆膜性能的同时，有效降低不饱和聚酯漆的voc含量，成为本领域技术创新的难点。

3、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于室内装修的环保型不饱和聚酯漆及其生产方法，用于解决现有技术中不饱和聚酯漆的voc含量高不环保，不饱和聚酯漆漆膜的性能有待进一步提高的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种用于室内装修的环保型不饱和聚酯漆，包括按重量份的以下组成：改性纳米二氧化硅16-18份、改性聚氨酯乳液90-95份、纯化水6-9份、颜料2-8份、添加助剂2-3份、光引发剂1.2-2.5份；

3、改性聚氨酯溶液由以下步骤加工得到：

4、a1、将改性硅氧烷、聚乙二醇400、四氢呋喃加入到氮气保护的反应釜中搅拌，反应釜温度升高至55-60℃，向反应釜中缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯，保温反应70-90min，向反应釜中加入(e)-辛-4-烯-1,8-二酸，保温反应3-5h，后处理得到改性聚氨酯；

5、改性聚氨酯的合成反应原理为：

6、

7、式中：r1:

8、r2：

9、a2、将改性聚氨酯和乳化液加入到反应釜中，室温下搅拌50-60min，得到改性聚氨酯乳液。

10、进一步的，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，所述颜料为无机颜料，粒径为0.5-1.5μm，所述添加助剂由助溶剂、消泡剂、润湿剂、增滑剂、流平剂按重量比5:1:2:1:1，所述助溶剂为二丙二醇甲醚，消泡剂为消泡剂gp330，润湿剂为酰胺基双子季铵盐、增滑剂为聚乙烯醇、流平剂为丙烯酸类流平剂。

11、进一步的，步骤a1中改性硅氧烷、聚乙二醇400、异佛尔酮二异氰酸酯和(e)-辛-4-烯-1,8-二酸的用量比为2mol:5mol:7mol:2mol，所述聚乙二醇400、四氢呋喃的用量比为1g:6ml；步骤a1中后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度降低至室温，向反应釜中滴加0.5mol/l氢氧化钠溶液，调节反体系ph＝7，反应釜温度升高至55-60℃，减压蒸除溶剂，得到改性聚氨酯；步骤a2中乳化液由羟甲基纤维素钠、聚乙烯亚胺、十六烷基苯磺酸钠和纯化水按重量比2g:5g:3g:100ml组成，所述改性聚氨酯与乳化液的用量比为1g:3ml。

12、进一步的，改性硅氧烷的制备方法为：将1,1,3,3,5,5,7,9,9-五甲基五硅氧烷、乙烯醇、四氢呋喃和催化剂加入到反应釜中搅拌，反应釜温度升高至体系回流，保温反应6-8h，后处理的得到改性硅氧烷。

13、改性硅氧烷的合成反应原理为：

14、

15、进一步的，所述1,1,3,3,5,5,7,9,9-五甲基五硅氧烷、乙烯醇的用量比为1mol:2mol，所述1,1,3,3,5,5,7,9,9-五甲基五硅氧烷、四氢呋喃和催化剂的用量比为1g:4ml:0.02g，所述催化剂为氯铂酸，所述后处理操作包括：后处理操作包括，反应完成之后，减压蒸除溶剂，得到改性硅氧烷。

16、进一步的，改性纳米二氧化硅由以下步骤加工得到：

17、b1、将分散液加入反应釜中，反应釜搅拌转速提高至680-780r/min，向反应釜中加入正硅酸乙酯，室温下搅拌60-80min，后处理得到纳米二氧化硅粗品；

18、b2、将纳米二氧化硅粗品放入马弗炉中，马弗炉先以3℃/min升温速率升高至95℃，保温60min，马弗炉再以5℃/min升温速率升高至600℃，保温200min，马弗炉自然降温至室温，后处理得到纳米二氧化硅；

19、b3、将纳米二氧化硅、改性剂和90wt％甲醇溶液加入到反应釜中，室温环境下，超声分散30-50min，向反应釜中加入盐酸，反应釜温度升高至体系回流，保温反应4-5h，后处理得到改性纳米二氧化硅。

20、改性纳米二氧化硅的合成反应原理为：

21、

22、式中：为纳米二氧化硅。

23、进一步的，步骤b1中分散液由二乙醇胺、对氟苯甲酸钠、活性剂、去离子水按用量比1g:5g:2g:40ml，所述活性剂为聚季铵盐-16、瓜尔胶中的一种或两种；步骤b1中后处理操作包括：反应完成之后，停止搅拌，抽滤，滤饼转移温度为75-85℃的干燥箱中，真空干燥至恒重，得到纳米二氧化硅粗品；步骤b2中后处理操作包括：将焙烧后的粒子和60vt％乙醇溶液按用量比1g:10ml混合，超声分散6-8h，静置过夜，撇去上层悬浮渣，下层固体物经抽滤后使用纯化水洗涤3次抽干，滤饼转移到温度为75-85℃的干燥箱中，干燥至恒重，得到纳米二氧化硅；步骤b3中纳米二氧化硅、改性剂、90wt％甲醇溶液和盐酸的用量比为5g:3g:50ml:4ml，所述盐酸的浓度为11.5-12.5mol/l，步骤b3中后处理操作包括：反应完成之后，抽滤，滤饼用纯化水洗涤5次后抽干，滤饼转移到温度为65-75℃的干燥箱中，干燥至恒重，得到改性纳米二氧化硅。

24、进一步的，改性剂由以下步骤加工得到：

25、c1、将3-氨基己二酸、2,4-辛二烯-1-醇、催化剂和甲苯加入到反应釜中搅拌，反应釜温度升高至体系微回流，保温反应6-8h，后处理中间体i；

26、中间体i的合成反应原理为：

27、

28、c2、将中间体i、氯甲酸苄酯、碳酸钠、四氢呋喃加入到反应釜中搅拌，反应釜温度升高至50-60℃，保温处理5-7h，后处理得到中间体ii；

29、中间体ii的合成反应原理为：

30、

31、

32、c3、将中间体ii和四氢呋喃加入到氮气保护的反应釜中搅拌，反应釜温度升高至45-55℃，向反应釜中加入异氰酸丙基三乙氧基硅烷，保温反应3-5h，后处理得到改性剂。

33、改性剂的合成反应原理为：

34、

35、进一步的，步骤c1中3-氨基己二酸、2,4-辛二烯-1-醇的用量比为1mol:1mol，所述2,4-辛二烯-1-醇、催化剂和甲苯的用量比为3g:0.1g:20ml；步骤c1中后处理操作包括：反应完成之后，减压蒸除甲苯，得到中间体i；步骤c2中中间体i和氯甲酸苄酯的用量比为1mol:2.1mol，所述氯甲酸苄酯、碳酸钠、四氢呋喃的用量比为3g:2g:20ml；步骤c2中后处理操作包括：反应完成之后，过滤，滤液转移到反应釜中，减压蒸除溶剂，得到中间体ii；步骤c3中中间体ii、异氰酸丙基三乙氧基硅烷的用量比为1mol:1mol，所述中间体ii和四氢呋喃的用量比为1g:6ml；步骤c3中后处理操作包括：反应完成之后，减压蒸除四氢呋喃，得到改性剂。

36、本发明还提出一种用于室内装修的环保型不饱和聚酯漆的生产方法，包括以下步骤：

37、s1、将添加助剂、纯化水加入到反应釜中超声分散20-30min；

38、s2、向反应釜中继续加入颜料、改性纳米二氧化硅、改性聚氨酯乳液、光引发剂，超声分散30-50min，得到不饱和聚酯漆。

39、本发明具备下述有益效果：

40、1、本发明是通过以二乙二醇胺为ph调节剂，对氟苯甲酸钠与活性剂组合作为表面活性剂，改善分散液体系的分散性和稳定性，防止纳米颗粒的团聚，以正硅酸乙酯为原料，正硅酸乙酯在分散液中水解、重组，制备得形成三维网络结构的二氧化硅，高速搅拌有助于保持体系的均匀性，防止生成的二氧化硅微粒团聚，从而得到纳米尺度的二氧化硅颗粒，高温焙烧处理能够促进残留在二氧化硅上的有机物碳化，将其从二氧化硅上去除，使二氧化硅微粒更加纯净，同时，由于二氧化硅微粒表面存在大量的羟基，高温下这些羟基会发生缩合反应，释放出水分并形成新的硅氧键，而水分释放留下的空间，在二氧化硅上形成了孔道，提高二氧化硅微粒的孔隙率，高孔隙的纳米二氧化硅结构为voc分子提供了大量的吸附位点和通道，并通过物理吸附的方式将它们固定在表面上，使得二氧化硅对voc分子具有良好的吸附性能。

41、2、本发明还通过催化剂催化3-氨基己二酸和2,4-辛二烯-1-醇按比例进行反应，使得3-氨基己二酸上的羧基和2,4-辛二烯-1-醇上的羟基在甲苯与高温环境下发生酯化反应，形成在3-氨基己二酸一端接枝修饰2,4-辛二烯-1-醇的中间体i；中间体i上的氨基与氯甲酸苄酯在以碳酸钠作为缚酸剂的四氢呋喃环境中发生亲核取代反应，生成苄基保护的中间体ii，中间体ii上的羧基与异氰酸丙基三乙氧基硅烷上的异氰酸酯基发生缩合反应，形成具有硅氧烷修饰的改性剂；在酸性条件下，改性剂上的硅氧烷键水解并与纳米二氧化硅表面的活性官能团反应，形成化学修饰，并改性剂上的苄基水解重新形成氨基，制备得到改性纳米二氧化硅；纳米二氧化硅本身具有较高的孔隙率，其对voc废气具有吸附性能，改性剂上水解形成的氨基，增加纳米二氧化硅的表面活性位点数量，并且氨基与voc分子之间可以形成氢键或其他相互作用力，这种相互作用可以进一步增强纳米二氧化硅对voc废气的吸附能力。

42、3、本发明还通过1,1,3,3,5,5,7,9,9-五甲基五硅氧烷和乙烯醇在催化剂条件下发生硅氢加成反应，形成含有醇羟基封端的改性硅氧烷，再以改性硅氧烷、聚乙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯为原料，以(e)-辛-4-烯-1,8-二酸为扩链剂进行缩合反应，制备得到硅氧烷-乙烯嵌段的改性聚氨酯，由于聚氨酯本身具有优良的机械性能，结合硅氧烷链段的特性，改性聚氨酯能够赋予不饱和聚酯漆涂层更高的抗冲击和耐磨性；硅氧烷链段具有优异的稳定性和低挥发性，通过调整改性聚氨酯中硅氧烷链段的含量和比例，优化漆膜的性能和voc含量之间的平衡，在保持或提高漆膜性能的同时，降低水性漆的voc含量；在羟甲基纤维素钠、聚乙烯亚胺、十六烷基苯磺酸钠和纯化水组成的乳化液中，羟甲基纤维素钠、聚乙烯亚胺和十六烷基苯磺酸钠都能够作为乳化剂和稳定剂，他们相互协同，有效地降低体系的表面张力，提高乳液的稳定性，促进纳米或微米级颗粒在体系中的均匀分散，使得改性聚氨酯在乳化液中均匀乳化，形成稳定的水性乳液，聚乙烯亚胺则是一种含有氨基的高分子，能够与改性二氧化硅表面的氨基发生相互作用，进一步增强其在乳化液中的分散性，促进改性纳米二氧化硅在乳液中均匀分散；在光引发剂的作用下，引发改性纳米二氧化硅与改性聚氨酯上的不饱和键发生交联，形成稳定的复合形成互穿网络结构，这种结构能够有效地分散应力，提升漆膜的耐冲击性能，使其在受到外力作用时不易破裂，同时，聚氨酯的柔韧性和纳米二氧化硅的增强作用相结合，进一步的提高漆膜的耐磨性能。