[发明专利]水溶性羟基丙烯酸—聚酯型透明隔热树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子涂料领域，具体涉及一种水溶性羟基丙烯酸—聚酯型透明隔热树脂及其制备方法。

背景技术

21 世纪涂料发展的方向之一是环保型涂料，即低污染或无污染涂料。水溶性聚酯树脂是一类具有代表性的树脂，广泛用于玻璃、金属和木器表面的保护和装饰，具有光泽高、附着力强、丰满度高、耐冲击性优良等特点。但是由于水溶性聚酯较易水解，所以其应用受到了一定的限制，需要对水溶性聚酯进行改性，引入羟基丙烯酸酯树脂优异的耐候性、高硬度等特性。

纳米透明隔热涂料主要由纳米浆料、树脂和助剂等混合而成，可见光透过率高，红外、紫外屏蔽率高，能够有效隔绝太阳光辐射，可应用于建筑物幕墙玻璃、汽车窗玻璃等场合，具有很好的节能效果。常规的纳米透明隔热涂料使用水性树脂和纳米浆料共混制得，具有很好的隔热效果和可见光透过性。市面上常用的树脂基料有：1、水性聚氨酯及其改性树脂；2、水性丙烯酸树脂。采用该类树脂为主体，辅以纳米金属氧化物水溶液，水性助剂制备水性玻璃隔热涂料，但该涂料存在着以下几点不足：1、树脂的局限性，随着近几年研究的深入，研究人员发现单一的水性聚氨酯或丙烯酸树脂很难达到玻璃涂料所需要的涂料性能（如耐候性、耐沾污性、高硬度、高透明性等）；2、由于纳米金属氧化物与水性树脂分散是一个物理混合的过程，且纳米金属氧化物密度过大，在涂料中容易沉淀析出，储存稳定性不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐候性、耐沾污性能好，硬度高的水溶性羟基丙烯酸—聚酯型透明隔热树脂及其制备方法。

上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种水溶性羟基丙烯酸—聚酯型透明隔热树脂，它是将亲水性不饱和端羟基聚酯树脂与乙烯基纳米金属氧化物、丙烯酸酯单体、羟基丙烯酸酯单体、引发剂、乙烯基硅氧烷在去离子水中进行聚合反应，然后用PH调节剂中和，得到水溶性羟基丙烯酸—聚酯型透明隔热树脂，其中，按重量计，所述亲水性不饱和端羟基聚酯树脂为300~450份，所述乙烯基纳米金属氧化物为150~250份，所述丙烯酸酯单体为160~260份，所述羟基丙烯酸酯单体为20~50份，所述引发剂为3~5份、所述乙烯基硅氧烷为14~23份。

上述制备方法主要包括三个步骤：1）合成亲水性不饱和端羟基聚酯树脂；2）利用带有双键的硅烷偶联剂对纳米金属氧化物进行接枝改性，使其表面转变为亲油型，并在其表面接枝上可反应的有机官能团，3）将乙烯基纳米金属氧化物与丙烯酸酯单体、羟基丙烯酸酯单体混合，以亲水型不饱和端羟基聚酯树脂为大分子乳化剂，在不外加乳化剂的情况下进行自由基共聚，合成出一种集聚酯、羟基丙烯酸酯树脂性能于一体的水溶性透明隔热树脂。

其中：所述亲水性不饱和端羟基聚酯树脂是由多元醇、二元酸、亲水性单体与其它助剂在二甲苯中发生酯化反应得到的。

多元醇为：二乙二醇、乙二醇、1，2－丙二醇、1，6－己二醇、1，3－丁二醇、辛二醇、新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、2－乙基－2－丁基1，3－丙二醇、三羟甲基丙烷单烯丙基醚、三羟甲基丙烷等，最少含有2种多元醇。其中，2－乙基－2－丁基1，3－丙二醇的乙基、丁基的空间位阻效应可以屏蔽酯基，提高耐水解性，新戊二醇也由于同样的特性被优选使用。多元醇的用量占亲水性不饱和端羟基聚酯树脂固体重量的28-65%。

二元酸为：马来酸酐与间苯二甲酸、对苯二甲酸、反丁烯二酸、苯酐、四氢苯酐、丁二酸、戊二酸、二聚酸、乙二酸、六氢苯酐、富马酸、1,4-环己烷二甲酸和己二酸等中的1~2种。其中，马来酸酐主要是提供能与丙烯酸酯单体接枝反应的双键，苯酐主要作用是用来降低成本；间苯二甲酸等二元酸主要是用来提高耐水解性。二元酸的用量占亲水性不饱和端羟基聚酯树脂固体重量的30-65%。

所述亲水性单体选自二羟甲基丙酸(DMPA)、二羟甲基丁酸(DMBA)、二羟甲基乙酸、2-磺酸钠-1，4-丁二醇、2，4-二氨基苯磺酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠等，优选采用间苯二甲酸-5-磺酸钠或二羟甲基丙酸。亲水性单体的用量占亲水性不饱和端羟基聚酯树脂固体重量的5-20%。

其它助剂包括助溶剂、阻聚剂、中和剂、去离子水等，其中，助溶剂为：乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、异丙醇、异丁醇、仲丁醇等中的一种或多种。其中乙二醇单丁醚具有很好的助溶性，但其存在毒性，故优选采用丙二醇单丁醚。助溶剂的用量占亲水性不饱和端羟基聚酯树脂固体重量的10%-20%；阻聚剂为对苯二酚；中和剂为三乙胺，二乙醇胺，二甲基乙醇胺种的一种或其混合物。