[发明专利]一种用氮丙啶交联的丙烯酸酯树脂双组份水性汽车涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属有机高分子材料制备技术领域，涉及一种用氮丙啶交联的丙烯酸酯树脂双组份水性汽车涂料的制备方法。

背景技术

按国家统计局数据，从2000年至2009年，我国涂料产量从183.9万吨/年增至745万吨/年左右，这些涂料广泛用在石油、化工、汽车、船舶、冶金、电力、机械制造等领域，而且这些领域所用的涂料几乎全部为溶剂型涂料，每年的有机溶剂挥发量高达200万吨，资源浪费约合110多亿人民币。面对涂料行业日益严重的污染性，世界各国相继颁布了相应的法规限制溶剂型涂料的使用。在环境保护的大背景下，环境友好型涂料，包括水性涂料、高固体份涂料、辐射固化涂料和粉末涂料的研发势在必行，其中水性涂料是发展最为快速的一种。

水性汽车涂料主要以水作为分散介质，含少量可挥发性助溶剂，因此挥发性有机物（VOC）排放量大大降低，达到环保法规的要求。但由于水的蒸发潜热和表面张力较大而导致其蒸发速度较慢，漆膜交联固化温度高达160℃，且漆膜容易产生气泡、缩边、流挂等缺陷，漆膜的光泽度、鲜映性、硬度和耐水性也都逊于溶剂型涂料。提高水性涂料的综合性能使之达到溶剂型涂料的水平，是目前国内外研究开发水性涂料尤其水性汽车涂料的热点。

制备水性涂料所用丙烯酸酯树脂，其分子链带有数量可观的羧基、羟基等亲水性侧基。将羧基、羟基等基团引入丙烯酸酯树脂分子链的作用，一方面是为了赋予丙烯酸酯树脂以水分散性，另一方面是为交联剂提供交联反应基团。水性丙烯酸酯涂料所用交联剂一般是水性氨基树脂交联剂，也可用封端二异氰酸酯交联剂。试验表明，所用交联剂无论是水性氨基树脂还是封端二异氰酸酯，其固化漆膜的耐水性都欠佳，未能达到汽车罩光漆膜需耐40℃温水浸泡大于10天的要求，应是氨基树脂和封端二异氰酸酯与水分散型丙烯酸酯树脂的相容性较差，在水性涂料中分散不良，导致交联效率较低，漆膜的羧基和羟基残留量较大所致。本发明提供一种在工艺上可行的，交联剂与树脂的交联效率高、羧基和羟基残留量少因而固化漆膜的耐水性强、光泽度高、其他性能优良的用氮丙啶作交联剂的丙烯酸酯树脂双组份水性涂料，具有重要的实用价值和显著的创新意义。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用氮丙啶交联的丙烯酸酯树脂双组份水性汽车涂料的制备方法。三官能团氮丙啶交联剂与丙烯酸酯树脂的羧基有较高的反应活性，在较低的烘烤温度下便可发生交联反应，在较高的温度下及在酸性催化作用下还可以与丙烯酸酯树脂所带羟基发生交联反应，而与水反应的速率很慢。根据氮丙啶交联剂的性质，本发明选用与氮丙啶无反应作用的水溶性溶剂和低沸点醇类溶剂作助溶剂进行丙烯酸酯类单体和苯乙烯类单体自由基溶液共聚反应，合成出分子链带羧基和羟基的丙烯酸酯树脂，与氮丙啶交联剂混合制备双组份水性涂料。与以氨基树脂作交联剂的丙烯酸酯树脂单组份水性涂料相比，用氮丙啶作交联剂的丙烯酸酯树脂双组份水性涂料具有较低的交联固化温度，氮丙啶交联剂主要与丙烯酸酯树脂的羧基和羟基发生交联反应，交联效率高，漆膜因羧基和羟基残留量极少而具有优良的耐水性，且具有更高的光泽度、硬度和耐冲击性能，对底材粘合力更强。这种新型双组份水性涂料的有机溶剂含量少，VOC排放量低，对生产环境和大气环境污染程度轻微，符合最新环保法规的要求。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种用氮丙啶交联的丙烯酸酯树脂双组份水性汽车涂料，其特征在于包括氮丙啶交联剂、水分散型丙烯酸酯树脂和通用涂料助剂，所述水分散型丙烯酸酯树脂由组份A、组份B和组份C反应而成，其中组份A为其均聚物的玻璃化转变温度高、硬度高的甲基丙烯酸酯类单体和苯乙烯类单体、组份B为其均聚物的玻璃化转变温度低和柔韧性好的丙烯酸酯类单体、组份C包括含有能使树脂具有水可分散性的并可与交联剂发生交联作用的亲水性基团的功能单体。

优选的，所述组份A、组份B和组份C的质量比为30～45:25～40:20～30。

优选的，所述组份C是含有能用中和剂中和使树脂具有水可分散性并可与交联剂发生交联作用的羧基的甲基丙烯酸和丙烯酸中的一种或两种。

优选的，所述组份C还包括可提高树脂的水分散性和可提高漆膜耐水性并可与交联剂发生交联作用的含羟基的（甲基）丙烯酸酯类的功能单体和可降低树脂粘度、提供羟基与交联剂发生交联作用并可提高树脂耐水性的含β-二羰基功能单体中的一种或两种。