[发明专利]一种快干耐候型高固体份丙烯酸树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机高分子涂料制造业，涉及一种快干耐候型高固体份丙烯酸树脂的制备方法。

背景技术

随着环保法规的日益增强及能源使用的日益紧张，研究和开发环境友好的涂料及涂装技术和降低涂料生产及施工中的挥发性有机化合物（VOC），已成为国内外大多数涂料和树脂设计研究工作的重心。高固体份的涂料就是其中发展前景较好的一个品种，该产品降低了涂料生产及施工中的VOC排放，减少了对生态环境的污染，同时节约了涂装成本。自20世纪90年代以来，高固体份涂料发展迅速，应用范围不断扩大，主要用于轿车面漆和修补漆、摩托车漆、高档家具涂装漆以及工业用漆等领域。而用于高固体份涂料的关键原材料——高固体份丙烯酸树脂也因此得到了快速发展。与传统丙烯酸树脂相比，高固体份丙烯酸树脂具有环保、节能的优点，它与异氰酸脂等固化剂配成的清漆具有高鲜映性、丰满度好、反应速度快的特点。

众所周知，接枝聚合物是实现高分子材料功能化的重要手段之一。接枝结构的聚合物具有较小的流体力学体积，其溶液粘度较低。所以制备接枝结构的羟基丙烯酸树脂可以明显提高固含量，降低有机溶剂使用量。如公告号为CN101173030B的中国专利中公开了一种超高固含量羟基丙烯酸树脂的制备方法。其采用甲基丙烯酸酯类大分子单体与乙烯基类单体共聚，得到粘度小、固含量在80％以上的接枝结构羟基丙烯酸树脂。但该专利制备的丙烯酸树脂的的应用性能，如干燥速度、耐老化性能等并不十分理想。本发明是在汲取已有技术的优点并克服已有技术的弱点下另辟蹊径独创地推出一个简便方法。它利用催化链转移自由基聚合（CCTP）技术和特殊单体接枝改性技术，制备出满足干燥速度和耐候性要求的高固体份丙烯酸树脂，这就是本发明研制和成功的背景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快干耐候型高固体份丙烯酸树脂的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种快干耐候型高固体份丙烯酸树脂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1）：依次向反应器中加入溶剂和叔碳酸缩水甘油酯，同时通入氮气保护，逐步升温至反应温度；

步骤2）：向反应器中均匀滴加共聚单体、引发剂和溶剂，其中，该共聚单体包括占单体总量（物质的量）的70～95％的不饱和单体和占单体总量（物质的量）的5～30％的大分子单体；

步骤3）：滴加完毕后，补加引发剂和溶剂，保温2小时，降温到100℃，过滤出料。

其中，该叔碳酸缩水甘油酯的用量占步骤1）中的单体总量（物质的量）的1～20％。

该不饱和单体包括质量百分比为30～79％的（甲基）丙烯酸烷基酯、0～20％的乙烯基不饱和单体、20～40％的（甲基）丙烯酸羟烷基酯以及1～10％的不饱和羧酸。

该大分子单体为末端带可聚合双键的甲基丙烯酸酯大分子单体，其合成的方法一般包括有预聚物的制备和末端官能团的引入。其中，预聚物的制备可采用自由基链转移聚合法或活性聚合法，如原子转移自由基聚合（ATRP）、基团转移聚合（GTP）等方法。而催化链转移聚合技术则采用高效链转移催化剂：Ⅱ价或Ⅲ价钴配合物，在温和反应条件下只需一步即可制备得到末端带双键的甲基丙烯酸酯类大分子单体。在本发明中，该大分子单体的制备方法采用催化链转移聚合技术，包括如下步骤：称取甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、甲基丙烯酸丁酯（BMA）、乙酸丁酯、偶氮二异丁腈（AIBN）和二水合双（二氟化硼苯二酮肟）合钴酸（Ⅱ）盐（COPhBF），将其均匀混合后加入反应瓶中，在氮气氛下加热搅拌，反应若干小时后得到产物。

具体地，该不饱和单体中的（甲基）丙烯酸烷基酯含有占其60～80％的含有碳原子数为1～4个的（甲基）丙烯酸烷基酯，以及含有占其20～40％的（甲基）丙烯酸环烷基酯。

进一步，该含有碳原子数为1～4个的（甲基）丙烯酸烷基酯包括：（甲基）丙烯酸甲酯、（甲基）丙烯酸乙酯、（甲基）丙烯酸丁酯、（甲基）丙烯酸异丁酯、（甲基）丙烯酸叔丁酯中的一种或几种，其中，优选（甲基）丙烯酸异丁酯和（甲基）丙烯酸叔丁酯。

进一步，该（甲基）丙烯酸环烷基酯包括：（甲基）丙烯酸环己酯和/或（甲基）丙烯酸异冰片酯，其中，优选（甲基）丙烯酸异冰片酯。

进一步，该不饱和单体中的（甲基）丙烯酸羟烷基酯包括：（甲基）丙烯酸羟乙酯、（甲基）丙烯酸羟丙酯和（甲基）丙烯酸羟丁酯中的一种或几种。

进一步，该不饱和单体中的乙烯基不饱和单体包括：苯乙烯和/或α-甲基苯乙烯。