[发明专利]三烯丙基异氰脲酸酯改性水性羟基丙烯酸树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学工业领域中的有机合成和涂料行业，具体地说，涉及一种适用于制备水性涂料的三烯丙基异氰酸酯改性水性羟基丙烯酸树脂及其制备方法。

背景技术

随着社会的进步，人们生活水平的日益提高，绿色环保越来越受到人们的重视，成为当今各行各业的发展趋势，国家也出台了许多政策法规对有毒有害物质的排放加以严格控制，涂料行业也不例外，其结果是，涂料市场上对水性涂料的需求逐渐增加。水性丙烯酸树脂涂料的研制和应用始于20世纪50年代，到70年代初得到了迅速发展。发展水性丙烯酸酯涂料能在保证丙烯酸涂料的各种特有性能的条件下，将大部分有机挥发溶剂代之以水，减少挥发性溶剂的使用，从而达到大幅度降低大气污染的目的。亲水性溶剂与水的混合物其闪点比溶剂本身的闪点要高很多，溶剂与水的混合物一般在达到闪点时不继续延燃而很快自熄，从而提高了安全性。因而与传统的溶剂型涂料相比，水性涂料具有使用安全，价格低，节省资源和能源，减少环境污染和公害等优点，成为当前涂料工业的主要发展方向。水性丙烯酸树脂具有优良的耐候性、耐酸碱性、耐玷污性等性能，已成为一种重要 的涂料品种。近年来水性丙烯酸树脂的开发、应用日益引起人们的重视，在工业涂料、民用涂料领域的应用正在不断拓展。

发明内容

本发明不仅旨在解决一般的水性羟基丙烯酸树脂耐水性较差的问题，还进一步克服了在酸值相同时，用一步法滴加丙烯酸单体制备的树脂所存在的贮存稳定性差的不足之处。

本发明是这样实现的，它是一种三烯丙基异氰脲酸酯改性的水性羟基丙烯酸树脂，它的原料组分包括：丙烯酸类单体、苯乙烯类单体、烯丙基单体、活性溶剂、引发剂、助溶剂和中和剂，其特征是，所述的丙烯酸类单体是丙烯酸单体和丙烯酸衍生物单体的混合物；所述的烯丙基单体是三烯丙基异氰脲酸酯；所述的活性溶剂为叔碳酸衍生物活性溶剂；所述的引发剂是过氧化物类引发剂；所述的助溶剂是醇醚类溶剂和汽油溶剂的混合物；所述的中和剂是胺类中和剂，以质量份计，各原料组分的配比如下：

原料组分                  质量份

丙烯酸单体                20～70；

苯乙烯类单体              15～35；

烯丙基单体                1～3；

活性溶剂                  10～50；

引发剂                    1～5；

助溶剂                    10～30；

中和剂                    1～10。

这里所述的丙烯酸类单体是丙烯酸单体和丙烯酸衍生物单体的混合物，丙烯酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或两种；丙烯酸衍生物单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种的混合物。也就是说，在丙烯酸类原料中除了选择聚合活性较高的丙烯酸类单体外，还包括了含羟基的丙烯酸衍生物，这样可以使得到的羟基丙烯酸分散体有较好的亲水性及稳定性。

本发明在合成的原料中还选用了苯乙烯类单体，这是由于苯乙烯类单体在树脂涂料成膜后具有优异的干性、硬度、光泽、丰满度、化学抗性及耐水性。适用的苯乙烯类单体选自间-甲基苯乙烯、对-甲基苯乙烯、苯乙烯中的一种或它们的混合物。

本发明中选用的活性溶剂为叔碳酸衍生物，可以选自叔碳酸缩水甘油酯、叔碳酸乙烯酯中的一种或它们的混合物。其中尤以叔碳酸缩水甘油酯为佳。叔碳酸基团的作用是提供低粘度和良好的颜料润湿性、与非极性溶剂的混容性、良好的耐UV性、优异的耐化学性、高度憎水性及交联空间位阻保护；而羟基基团能提供交联、层间附着以及与极性涂料的混容性。在本发明树脂中引入叔碳酸缩水甘油酯(壳牌公司，Cardura E-10p)可提供一些优异的性能，如高的溶剂混溶性和低粘度，同时提高耐酸性和室外耐侯性。

按照本发明，树脂聚合过程的引发采用的是过氧化物引发剂，适用的过氧化物选自过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二叔戊基中的一种或它们的混合物。对于本反应体系，选用是高温引发剂过氧化苯甲酸叔 丁酯尤为适宜。