本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种水性树脂涂料及其制备方法。
背景技术：
厨房或修车场所的墙面往往受油的污染，导致墙面易发霉、发黑。现有技术中一种处理表面受各类油品污染的墙面的方法如下，首先要铲除旧墙面或者用清洁用品去除这些油污，重新批腻子找平，然后再涂刷一层新的涂料，这样需要花费额外的人工和材料才可进行涂装翻新。现有技术中还可以采用普通乳胶漆翻新，墙面原来残留的油污还会因涂层干燥过程的水分蒸发，迁移到涂层表面，造成表面发花，影响外观。如果要消除上述影响外观的现象，就需要采用溶剂型涂料进行粉刷，而这些涂料气味难闻，voc很高，对人体健康非常不利。现有技术中还可以采用洗涤剂清洗墙面，一般需要用碱性去污粉，再用洗涤剂清洗墙面，但是这样会造成污水的污染，翻新清洗后的墙面表面效果也不好。
饱和聚酯树脂由于具有高光泽、高饱满度、优异的耐候性而广泛应用于氨基、聚氨酯等中高档涂料中。目前水溶性饱和聚酯的制备方法有多种,目前主要应用的有以下几种：一种是聚酯树脂含过量的羧基，并用胺或氨中和成盐而具有水溶性；另一种是将强亲水基团引入到树脂中。例如水溶性磺酸盐的羧酸或其酯通过酯化或酯交换反应使饱和聚酯获得水溶性；还有一种是利用乳化剂或配制本身能乳化的树脂。方法一的酸值一般在50-60mg.koh/g，胺中和后有较高的ph值，而碱性条件下酯健极易水解，因此该类树脂的储存期短；方法二合成的树脂的水溶性很好，因强亲水性基团的引入使得树脂的耐水性能下降，多用于分散剂、清洗剂、纺织品等；而方法三由于存在外加乳化剂，缺点是耐化学性差、分子量低，影响漆膜的外观。
在现有技术中，水性树脂涂料的水溶性和稳定性较差，易水解形成分层现象，对水性树脂的质量影响较大。现有技术中制备水性树脂的工艺流程较为复杂，对不同工序中温度要求不同，加料次数过多，操作较为繁琐。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水性树脂涂料及其制备方法，解决了水性树脂涂料稳定兴差和加工工序繁琐的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种水性树脂涂料，水性树脂涂料由a组分、b组分和c组分组成，所述a组分由如下重量份组成：
芳香族二元酸15-22重量份；
脂肪族二元醇14-20重量份；
催化剂0.01-0.06重量份；
所述b组分由如下组成：
水性单体13-25重量份；
固化剂2-6重量份；
成膜助剂1.5-2.6重量份；
所述c组分由如下组成：
稀释剂30-45重量份；
中和剂1-5重量份。
在水性树脂涂料中采用芳香族二元酸和脂肪族二元醇制备得到水性树脂，芳香族二元酸与脂肪族二元醇形成聚酯树脂，加入水性单体、固化剂和成膜助剂使得水性树脂涂料的性能更加稳定。
进一步地，水性树脂涂料的物料组成优选范围如下所示，所述a组分由如下重量份组成：
芳香族二元酸18-20重量份；
脂肪族二元醇16-18重量份；
催化剂0.02-0.05重量份；
所述b组分由如下组成：
水性单体18-22重量份；
固化剂4-5重量份；
成膜助剂1.8-2.2重量份；
所述c组分由如下组成：
中和剂2-3重量份；
稀释剂35-40重量份。
进一步地，所述芳香族二元酸中带有磺酸基的芳香族二元酸与不带有磺酸基的芳香族二元酸的重量比例为1:9-19。
将带磺酸基的芳香族二元酸和不带有磺酸基的芳香族二元酸混合使用得到芳香族二元酸对酯化得到的聚酯树脂的水溶性有良好的改善作用，带有磺酸基的芳香族二元酸的含量远小于不带有磺酸基的芳香族二元酸，此比例范围内芳香族二元酸更易于脂肪族二元醇酯化，酯化得到的聚酯树脂的水溶性和稳定性均增加，当ph的小范围波动时几乎对聚酯树脂的性能不会产生不利影响。
进一步地，所述带有磺酸基的芳香族二元酸为间苯二甲酸-5-磺酸钠、对苯二甲酸-2-磺酸钠或邻苯二甲酸-4-磺酸钠中的至少一种。
其中苯二甲酸是最简单的芳香族二元酸，共有三种形式的苯二甲酸，邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸，其中邻苯二甲酸的两个羧酸位阻较大，因此选用邻苯二甲酸-4-磺酸钠，不会使得极性过大或位阻过大，从而产生不易溶于水或者稳定性能较差的问题。间苯二甲酸-5-磺酸钠和对苯二甲酸-2-磺酸钠的选用也如上原理。
进一步地，所述不带有磺酸基的二元酸为间苯二甲酸、邻苯二甲酸或对苯二甲酸中的至少一种。
选用最简单的芳香族二元酸用于酯化，不会存在过多的官能团对反应存在不可预计的干扰，也与带有磺酸基的芳香族二元酸相呼应，且不含有长链的直链烷基或者其他环状结构，对二元酸的亲水性影响较小，酯化得到的聚酯树脂的水溶性良好；且苯二甲酸成本低，可工业化，对环境和人体的危害较小。
进一步地，所述脂肪族二元醇为乙二醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇或2-甲基-1,3-丙二醇中的至少一种。脂肪族二醇选用烷基数量较小的脂肪族二醇，此时的醇亲水性能较好，酯化得到的聚酯树脂的亲水性能也较优，且上面所选用的脂肪族二醇成本低廉，对人体和环境几乎无毒害，环保性能较好，酯化过程中几乎不产生有害物质危害人体健康或环境。在原料的选用上，对环境危害小，原子利用率高，空间位阻小，易溶于水。
进一步地，所述水性单体为偏苯三甲酸酯和均苯四甲酸二酐等比例混合。
水性单体能增加酯化反应之后聚酯树脂的水溶性，且不会对聚酯树脂的性能产生不利影响。水性单体选用的物质主体官能团与芳香族二酸的主体官能团相同，均为苯基，在反应过程中并未引入过多的官能团，对聚酯树脂的性能影响较小。
进一步地，所述中和剂为三乙醇胺；所述成膜助剂为丙二醇甲醚醋酸酯；所述催化剂为有机锌化合物；所述稀释剂为水。
采用三乙醇胺中和多余的羧基，使得水性聚酯涂料的整体ph值控制在中性范围，也能较好的维持水性树脂涂料的稳定性，不易水解，且三乙醇胺的碱性较为温和，对环境和人体的伤害小，仅有一定的刺激性气味。
一种水性树脂涂料的制备方法，包括如下步骤：
s1酯交换反应：将a组分加入反应釜中，升温，175-180℃反应2-3h，195-200℃反应2-2.5h，215-220℃反应2-3h，降温至150-155℃，得到混合物待用；
s2助剂反应：将b组分加入s1步骤的混合物中，升温至175-180℃反应1.5-2.0h，降温至50-60℃，得到混合物待用；
s3酸度调节：用c组分中的中和剂将s2步骤中的得到的混合物调节ph至6.5-7.5；
s4成品制作：将调节好酸度的反应物中加入c组分中的稀释剂，冷却至20-25℃出料，过滤包装即得成品。
s1步骤的酯交换反应和s2步骤的助剂反应的物料都是一次性添加，加料过程不繁杂，节约劳动力，加热温度范围属于中高温，对设备的要求较低，对设备功率的要求也较低。
本发明的有益效果是：
1.在水性树脂涂料中采用芳香族二元酸和脂肪族二元醇制备得到水性树脂，芳香族二元酸与脂肪族二元醇形成聚酯树脂，加入水性单体、固化剂和成膜助剂使得水性树脂涂料的性能更加稳定；
2.将带磺酸基的芳香族二元酸和不带有磺酸基的芳香族二元酸混合使用得到芳香族二元酸对酯化得到的聚酯树脂的水溶性有良好的改善作用，带有磺酸基的芳香族二元酸的含量远小于不带有磺酸基的芳香族二元酸，此比例范围内芳香族二元酸更易于脂肪族二元醇酯化，酯化得到的聚酯树脂的水溶性和稳定性均增加，当ph的小范围波动时几乎对聚酯树脂的性能不会产生不利影响；
3.邻苯二甲酸的两个羧酸位阻较大，因此选用邻苯二甲酸-4-磺酸钠，不会使得极性过大或位阻过大，从而产生不易溶于水或者稳定性能较差的问题。间苯二甲酸-5-磺酸钠和对苯二甲酸-2-磺酸钠的选用也如上原理；
4.选用最简单的芳香族二元酸用于酯化，不会存在过多的官能团对反应存在不可预计的干扰，也与带有磺酸基的芳香族二元酸相呼应，且不含有长链的直链烷基或者其他环状结构，对二元酸的亲水性影响较小，酯化得到的聚酯树脂的水溶性良好；水性单体能增加酯化反应之后聚酯树脂的水溶性，且不会对聚酯树脂的性能产生不利影响。水性单体选用的物质主体官能团与芳香族二酸的主体官能团相同，均为苯基，在反应过程中并未引入过多的官能团，对聚酯树脂的性能影响较小；
5.s1步骤的酯交换反应和s2步骤的助剂反应的物料都是一次性添加，加料过程不繁杂，节约劳动力，加热温度范围属于中高温，对设备的要求较低，对设备功率的要求也较低。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
一种水性树脂涂料，水性树脂涂料由a组分、b组分和c组分组成，其特征在于，所述a组分由如下重量份组成：
芳香族二元酸15-22重量份；
脂肪族二元醇14-20重量份；
催化剂0.01-0.06重量份；
所述b组分由如下组成：
水性单体13-25重量份；
固化剂2-6重量份；
成膜助剂1.5-2.6重量份；
所述c组分由如下组成：
稀释剂30-45重量份；
中和剂1-5重量份。
进一步地，所述芳香族二元酸中带有磺酸基的芳香族二元酸与不带有磺酸基的芳香族二元酸的重量比例为1:9-19。
进一步地，所述带有磺酸基的芳香族二元酸为间苯二甲酸-5-磺酸钠、对苯二甲酸-2-磺酸钠或对苯二甲酸-2-磺酸钠中的至少一种。
进一步地，所述不带有磺酸基的二元酸为间苯二甲酸、邻苯二甲酸或对苯二甲酸中的至少一种。
进一步地，所述脂肪族二元醇为乙二醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇或2-甲基-1,3-丙二醇中的至少一种。
进一步地，所述水性单体为偏苯三甲酸酯和均苯四甲酸二酐等比例混合。
进一步地，所述中和剂为三乙醇胺；所述成膜助剂为丙二醇甲醚醋酸酯；所述催化剂为有机锌化合物；所述稀释剂为水。
实施例1-实施例6的水性聚酯涂料的实验数据如表1所示：
表1
一种水性树脂涂料的制备方法，包括如下步骤：
s1酯交换反应：将a组分加入反应釜中，升温，175-180℃反应2-3h，195-200℃反应2-2.5h，215-220℃反应2-3h，降温至150-155℃，得到混合物待用；
s2助剂反应：将b组分加入s1步骤的混合物中，升温至175-180℃反应1.5-2.0h，降温至50-60℃，得到混合物待用；
s3酸度调节：用c组分中的中和剂将s2步骤中的得到的混合物调节ph至6.5-7.5；
s4成品制作：将调节好酸度的反应物中加入c组分中的稀释剂，冷却至20-25℃出料，过滤包装即得成品。
实施例1-实施例6的水性聚酯涂料制备的参数如表2所示：
表2
实施例1-实施例6制备得到的水性树脂涂料涂覆形成涂层之后涂层的性能如表3所示：
表3
表1的数据表明实施例2-4的实验数据优于实施例1、实施例5-实施例6，实施例1-实施例6制备得到的水性树脂涂料的涂层的硬度、抗冲击以及柔韧性能均符合国家标准。
实施例1-实施例6制备得到的睡醒树脂涂料的性能如表4所示：
表4
从表4的数据中可以的得出，实施例1-实施例6制备得到的睡醒树脂涂料均具有良好的树脂性能，其中水溶性以及稳定性能十分良好，与水易互溶，七个月内并未出现分层和沉淀的现象，具有良好的稳定性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。