[发明专利]氟硅改性水溶性丙烯酸树脂分散体及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种氟硅改性水溶性丙烯酸树脂分散体及通过交联固化所得的涂料，属于化工原料应用技术领域。

背景技术

水溶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。与传统的溶剂型丙烯酸酯树脂涂料相比，水溶性丙烯酸酯树脂涂料具有使用安全、价格低、节省资源和能源、减少环境污染和公害等优点，已成为当前涂料工业的主要发展方向。但水溶性丙烯酸酯树脂涂膜普遍都存在着耐水性较差、热粘冷脆等缺点，从而限制了其在某些场合的应用，因此对其进行改性成为相关工作者的研究重点。

目前，国内外对水溶性丙烯酸酯树脂的改性方法比较多，大概可以分为功能单体的改性、交联单体的交联改性以及特殊聚合工艺导致的聚合物结构改性。在实际研究当中，很多时候是将这些改性方法综合考虑，其中一种比较有效的改性方法就是氟-硅改性，它利用含氟丙烯酸类单体将氟元素引入到丙烯酸酯树脂聚合物当中，由于C-F键较短，键能高(451-485kJ/mol)，大大降低了聚合物表面能，使它在耐水、耐候、耐污、低温柔韧性以及耐化学品性等方面有了较大的改善。但是，单纯的含氟丙烯酸酯树脂涂料由于其较低的表面能，导致其对基材的附着性变差，对颜填料的润湿性差，加之含氟丙烯酸酯单体价格较贵，使用同样受到限制。乙烯基硅氧烷单体中的硅氧烷基易于水解生成Si-OH结构，除了它自身可以缩合提高涂膜的致密性外，它还能与基材上的极性-OH基团缩合，提高涂膜的附着力，且该类单体上的双键一般都易与丙烯酸类单体共聚，成本也较低，因此合成高性能的氟硅改性的水溶性丙烯酸酯树脂更具实际意义。

关于氟硅改性的水溶性丙烯酸酯树脂涂料的研究比较多，大部分都是采用乳液聚合的方法合成含氟-硅丙烯酸酯树脂乳液，例如中国专利CN1772777A、CN101100494A分别采用了小分子有机硅和大分子有机硅单体合成了性能不同的氟硅改性丙烯酸酯树脂乳液。在专利CN101348595A中，作者采用核壳乳液聚合的方法，使含氟丙烯酸类单体趋于聚合物表面，并在壳层加入可交联单体，利用其交联来固定限制氟原子向乳胶粒内部迁移和链的摆动，使含氟乳液的性能得到最大的体现。以上乳液聚合都是在乳化剂存在的情况下进行的，成膜以后，大部分乳化剂仍残留在胶膜中，加上本身具有的亲水基团，乳胶膜的耐水性等受到不同程度的影响，削弱了氟硅单体的使用价值。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种氟硅改性水溶性丙烯酸树脂分散体及其用途。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种氟硅改性水溶性丙烯酸树脂分散体，其组分及重量含量为：

非功能性(甲基)丙烯酸酯      20～50％；

含氟丙烯酸酯类单体          5～35％；

含羧基烯类单体              5～15％；

乙烯基类单体                ＜15％；

(甲基)丙烯酸羟基酯          2～20％；

有机硅改性单体              1～5％；

低碳醇                      15～30％；

引发剂                      0.5～4％；

分子量调节剂                0.1～1.8％。

该分散体的制备是采用自由基溶液聚合的方法，先将低碳醇升温至慢慢回流，然后将单体、引发剂、分子量调节剂混合均匀后的10～20％质量份加入其中，保温半小时后，再用4小时左右均匀滴加完剩余混合单体、引发剂、分子量调节剂，得到水溶性丙烯酸树脂，再添加中和度达50～100％的有机胺中和剂中和，中和温度为30～100℃，中和成盐后转相分散在去离子水中形成树脂分散体；所述分散体的酸值按固体份计为20～100mgKOH/g，该分散体的玻璃化转变温度为5～40℃。

进一步地，以上所述的氟硅改性水溶性丙烯酸树脂分散体，所述非功能性(甲基)丙烯酸酯选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、甲基丙烯叔丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸月桂酯，(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯中的两种或两种以上组合物，所述非功能性(甲基)丙烯酸酯重量份数为20～50％。