[发明专利]羟基丙烯酸树脂分散体及用其制备的水性涂料

说明书

技术领域

本发明涉及化工水性涂料领域，特别涉及一种羟基丙烯酸树脂分散体及用其制备的水性涂料。

背景技术

随着人民环保意识的加强和政府环保政策的推行，传统的溶剂型的涂料由于会释放挥发性有机物(VOC)以及有害空气污染物(HAP)而受到严格的限制，而环境友好型的水性涂料则受到市场广泛的青睐。水性羟基丙烯酸涂料具有优异的耐候性和耐户外老化性，价格低廉，、玻璃化转变温度、分子量等物理性质以及功能基团易于控制，性能可调节的范围广阔等优点。正是由于这些优点，基于水性羟基丙烯酸树脂的水性涂料在市场上获得了很好的发展。水性羟基丙烯酸树脂主要分为乳液型和水分散型。目前，乳液由于乳化剂的存在，制得的涂料光泽低，耐化和耐腐蚀性能很难提升；水分散型的丙烯酸树脂不使用乳化剂，不存在上述的问题，但是为了保持树脂分散体的稳定性以及施工性，需要在其它的性能，如硬度，耐水性，光泽和丰满度等方面做出妥协。

目前，羟基丙烯酸水分散体一般首先采用溶液聚合得到含有亲水性基团(羧基或者磺酸基)的丙烯酸酯共聚物，中和成盐后在水中分散得到，在聚合物中帮助分散体在水中稳定存在的亲水性基团(羧基或者磺酸基)在成膜后会残留在漆膜中，从而降低漆膜的耐水性和耐酸碱性。较高的亲水基团浓度会极大的增加树脂水分散体的粘度，有时甚至达到无法施工的地步，为了达到施工粘度，不得不稀释到很低的固含量(<30％)，过低的固含量会降低漆膜的光泽和丰满度，且施工效率低下。因此，制备具有高固低粘、储存稳定且耐水耐化耐腐蚀的水性丙烯酸树脂分散体有着切实的需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种具有核壳的分层结构，具有固含量高，黏度低等特点的羟基丙烯酸水分散体的制备方法及用其制备的水性涂料。

实现本发明目的的技术方案是：一种羟基丙烯酸树脂分散体的制备方法，采用两步聚合得到树脂，之后加胺中和，加水分散该树脂，得到稳定储存的具有核壳结构的羟基丙烯酸树脂分散体，两步分别如下：

(1)第一步聚合：将一定量的溶剂加入反应容器中，搅拌升温至100～150℃，氮气鼓泡30分钟后，将第一步聚合用的单体和引发剂的混合物溶解并搅拌均匀后滴加入反应容器内，控制滴加时间为2～3小时，滴加完毕后，保温0.5～1小时，得到第一步的聚合产物，这一部分为树脂水分散体的疏水性的核部分。

这一步聚合所使用的溶剂为：醋酸丁酯、四氯化碳、100号溶剂油、150号溶剂油、200号溶剂油、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、乙二醇、丙二醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚中的一种或者几种的混合物，根据反应的温度来选择具体的溶剂，溶剂的质量与单体的质量比为1：10～1：5。

参与这一步聚合的单体为醋酸乙烯酯、氯乙烯、二氯代乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-正丁氧基(甲基)丙烯酰胺、N-异丁氧基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲氨基丙酯、二乙烯基苯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯中的两种或者两种以上，其中含有羟基单体，该部分树脂羟基固体羟基含量为2～6％，优选3～5％。

这一步聚合采用的引发剂为偶氮二异丁晴、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基、过氧化二叔戊基、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化2-乙基己酸叔戊酯中的两种或者两种以上的混合物，引发剂的种类根据反应温度来具体确定，引发剂用量是单体质量的1～5％，优选为2～4％，具体数值根据所需要的分子量来确定。

这一步聚合所采用的反应温度为100～150℃，具体的选择根据引发剂的用量和所需要的分子量来确定。

(2)第二步聚合：在第一步聚合完毕保温完成后，保持反应温度不变，将第二步聚合的单体和引发剂的混合物溶解并混合均匀后，滴加进入反应容器中，控制滴加速度，使滴加时间在0.5～1小时之间，滴加完毕后，保温1小时，即得到了羟基丙烯酸树脂的溶液。