[发明专利]水性丙烯酸改性醇酸乳液及其氨基烤漆的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性丙烯酸改性醇酸乳液的制备方法，同时，还涉及一种以该丙烯酸改性醇酸乳液为基料配制水性醇酸氨基烤漆的制备方法。 

背景技术

醇酸树脂是涂料合成树脂中发展最早、用量最大、用途最广的品种之一。醇酸树脂成膜性能好，涂膜光泽度高，但其涂膜硬度低、耐水性和耐候性较差。为了提高醇酸树脂的性能，可以用丙烯酸来对醇酸树脂进行改性。采用丙烯酸类对醇酸树脂进行改性，制备丙烯酸改性醇酸树脂，可以使醇酸树脂具有优异的保光保色性、耐候性、耐久性和耐腐蚀性及快干、高硬度等优点。 

随着国民环保意识的增强，限制VOC（Volatile Organic Compounds，挥发性有机化合物的英文缩写）排放量的法律法规的制定，以及石油能源的紧张，传统的溶剂型涂料正受到越来越大的挑战，涂料的水性化趋势越来越明晰。对于丙烯酸改性醇酸树脂的水性化研究正越来越受到人们的重视。 

目前，对丙烯酸改性醇酸树脂进行水性化的方法主要有以下几种：（一）外加乳化剂法：通过加入合适的乳化剂，将传统方法制备的溶剂型丙烯酸改性醇酸树脂进行强制乳化或转相乳化而制得。中国专利CN 101307137 A就是通过外加乳化剂法，采用转相乳化工艺制备水性丙烯酸改性醇酸乳液。随着对水性丙烯酸改性醇酸性能要求的进一步提高，人们发现外加乳化剂法存在着一些缺点，例如，所得到的水性丙烯酸改性醇酸乳液乳胶粒径较粗，储存稳定性不佳，漆膜干性和硬度上升较慢；由于使用了较多量的乳化剂，乳化剂迁移到漆膜表面，使漆膜耐水性变差，且成膜性及防腐性能变差。（二）乳液聚合法：其制备方法是先制备一种含有一定亲水基团的水溶性醇酸树脂，并将该水溶性醇酸树脂溶 

解在水中，形成醇酸树脂的水乳液，然后在该乳液中滴加丙烯酸单体，通过乳液聚合的方式，制备水性丙烯酸改性醇酸乳液。中国专利CN 1546544 A、CN 1272865 A、CN 1272854 A和CN 1365368 A均采用该乳液聚合法来制备水性丙烯酸改性醇酸乳液。该方法制备的水性丙烯酸改性醇酸乳液的漆膜的干性和耐腐蚀性有所提高，但储存稳定性下降，且单体残留量较多，毒性较大。（三）后乙烯基法：其制备方法是先制备油溶性醇酸树脂，再将此醇酸树脂与预定酸值的丙烯酸酯类混合单体在有机溶剂中进行自由基共聚，形成共聚产物，将该共聚产物用胺（或氨）中和后进行水稀释后得到水性丙烯酸改性醇酸乳液。中国专利CN 1375535 A、CN 1405254 A和CN 102086253 A均采用该后乙烯基法来制备水性丙烯酸改性醇酸乳液。该方法制备的水性丙烯酸改性醇酸乳液具有很好的储存稳定性，漆膜的干性和耐腐蚀性有所提高，但该方法也有许多不足：（1）反应过程不易控制，容易发生凝胶；（2）合成过程中，由于消耗了大量脂肪酸上的不饱和双键，使树脂的后期干性由于缺乏不饱和双键而提高不大；（3）树脂酸值较高，漆膜的耐水性和耐腐蚀性较差；（4）残留单体较多，毒性较大。（四）前乙烯基法：其制备方法分为以下几个步骤：（1）乙烯基单体自由基聚合制备含羧基的乙烯基聚合物A；（2）制备含一定羟基含量的醇酸树脂B；（3）将A加入到B中，使A中羧基与B中羟基反应而制得丙烯酸改性醇酸树脂C，（4）中和C，然后加入水并分散后即得到水性丙烯酸改性醇酸乳液。中国专利CN 102127213 A、CN 1474838 A和CN 101955721 A均采用该前乙烯基法来制备水性丙烯酸改性醇酸乳液。该方法虽然克服了前乙烯基法制备的水性丙烯酸改性醇酸乳液耐水性和耐腐蚀性不佳，且漆膜干性和硬度上升慢的缺点，但反应过程不易控制，容易发生凝胶。

发明内容

本发明旨在克服上述制备水性丙烯酸改性醇酸乳液过程中的一些缺点，提供一种合成水性丙烯酸改性醇酸乳液的改进方法。本发明人发现： 

（1）某些（甲基）丙烯酸酯或乙烯基单体能够与某些不饱和脂肪酸在引发剂作用下进行自由基聚合，使（甲基）丙烯酸酯或乙烯基单体能够接枝到不饱和脂肪酸上，制备含有脂肪酸成分的丙烯酸预聚物。该制备工艺简单，转化率高，单体残留少，不会出现凝胶现象，且少量残留单体会在接下来的反应中去除，使最终制备的水性丙烯酸改性醇酸乳液气味很低。

（2）丙烯酸预聚物上包括有脂肪酸上的羧基和甲基丙烯酸上的羧基，这两种羧基的活性是不一样的。由于甲基丙烯酸上甲基的位阻效应，使得甲基丙烯酸上羧基的反应活性远远小于脂肪酸上羧基的反应活性。在与醇酸树脂中羟基的反应过程中，羟基优先与脂肪酸上的羧基反应，使甲基丙烯酸上的羧基得以保留，这些保留的羧基提供了最终树脂的亲水基团。