[發明專利]一種水性丙烯酸醇酸樹脂及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201110009508.4
• 申請日: 2011-01-17
• 公開（公告）號: CN102127213A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 梁麗蕓;肖嘯;譚必恩;馮俊;胡愛瓊;劉琴;程賢
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;武漢雙虎工業涂料有限公司
• 主分類號: C08G63/20
• 分類號: C08G63/20;C08F220/18;C08F220/14;C08F220/06;C08L67/08;C09D167/08;C09D7/12
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏惠忠

技術領域

本發明屬于化學領域，具體涉及水性醇酸樹脂及其制備方法。

背景技術

醇酸樹脂是一種常見的涂料用樹脂，其原料來源豐富而且價格低，合成技術成熟，樹脂涂膜綜合性能好，因此醇酸樹脂成為合成樹脂中用量最大、用途最廣的品種之一。目前的醇酸樹脂仍是以溶劑型為主，但是，隨著經濟的發展和環保的要求將醇酸樹脂水性化已成為行業的發展趨勢。以水代替有機溶劑，可以有效的降低VOCs(揮發性有機化合物)帶來的環境污染，又可以減少成本。但是，在醇酸樹脂水性化帶來的安全與健康好處的同時，其耐水解性、貯存穩定性以及涂料的涂膜性能要達到或者超過溶劑型醇酸樹脂的性能標準，卻是大部分醇酸樹脂水性化研究中未能很好解決的問題。

醇酸樹脂的水性化研究目的在于將油溶性樹脂轉化為水性樹脂。根據醇酸樹脂在水中分散程度，可分為水溶性和水分散醇酸樹脂兩類；根據醇酸樹脂水性化思路，可分為內乳化法和外乳化法；根據醇酸樹脂的制備工藝，可分為溶劑法和熔融法；根據親水性單體，可分為偏苯三酸酐改性、丙烯酸類單體改性、DMPA改性、有機硅改性、聚乙二醇改性、聚氨酯改性、有機酸鹽改性等。

水性化思路決定了合成方法。外乳化是指借助外加的表面活性劑使醇酸樹脂分子分散于水中，因此找到合適的表面活性劑是外乳化的研究重點。但是這些乳化劑通常不能參與成膜，從而影響了涂膜的干性、硬度、光澤和耐水性等。內乳化是對樹脂分子進行直接改性修飾，通常引入各種親水性的官能團或者低聚物，中和成鹽后使樹脂分子可分散于水中。中和后的醇酸樹脂體系其pH值一般在8左右，這種弱堿性環境下，醇酸樹脂分子主鏈上的酯鍵很溶液水解，這樣隨著貯存時間的增長，樹脂分子量漸漸降低，粘度和分散型明顯下降。

如果在醇酸樹脂分子中酯鍵兩側的α、β位碳原子上連有長烷烴結構，可以很好的提高該酯鍵的水解穩定性，這樣如果使用丙烯酸預聚物代替傳統的多羧基化合物(如苯酐、間苯二甲酸等)直接與單脂肪酸甘油酯縮聚成樹脂分子鏈，經過胺類堿性物質中和成鹽后得到的丙烯酸改性醇酸樹脂乳液，具有很好的耐水解性及貯存穩定性。

發明內容

本發明的任務是提供一種水性丙烯酸醇酸樹脂及其乳液，使其具有耐水解性好、貯存穩定性高的特點。本發明還同時提供這了種水性丙烯酸醇酸樹脂及其乳液的制備方法。

此外，本發明還提供了以本發明提供的這種水性丙烯酸醇酸樹脂乳液制備的清漆組合物。

實現本發明的具體方案是：

本發明提供的這種水性丙烯酸醇酸樹脂，是用丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯四種丙烯酸單體和引發劑及鏈轉移劑在有機溶劑中進行自由基聚合反應得到的丙烯酸類預聚物，再另用植物油與三羥甲基丙烷進行酯交換反應得到醇解產物，然后用丙烯酸類預聚物與醇解產物進行縮聚反應得到的產物。

本發明提供的這種水性丙烯酸醇酸樹脂乳液，是在上述的水性丙烯酸醇酸樹脂中加入中和劑、助溶劑和蒸餾水得到的乳液。

本發明提供的這種水性丙烯酸醇酸樹脂的制備方法，包括以下步驟：

步驟a：用丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯四種丙烯酸單體和引發劑及鏈轉移劑在有機溶劑中合成得到的丙烯酸類預聚物；

步驟b：用亞麻油和三羥甲基丙烷反應得到醇解產物；

步驟c：用丙烯酸類預聚物與醇解產物進行縮聚反應即得到水性丙烯酸醇酸樹脂。

上述步驟a所述的用丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯這四種丙烯酸單體合成丙烯酸類預聚物的具體方法是：在裝有機械攪拌、回流冷凝管、2個恒壓滴液漏斗的反應器中加入有機溶劑，保持磁力攪拌，通保護氣體氮氣30min-60min并加熱至100-105℃，然后分別把溶有引發劑的丙烯酸類單體混合物和鏈轉移劑，置于2個恒壓滴液漏斗中，恒溫下3-3.5h勻速滴完后保溫反應1-1.5h，降溫至室溫，得到丙烯酸預聚物，所述的有機溶劑是醋酸丁酯或二甲苯；所述的引發劑是過氧化二苯甲酰BPO或偶氮二異丁腈AIBN；所述的鏈轉移劑為十二烷硫醇；所用的四種丙烯酸單體的總重量等于所用的有機溶劑的重量，并且所用的四種丙烯酸單體的重量比為丙烯酸∶甲基丙烯酸甲酯∶丙烯酸甲酯∶甲基丙烯酸丁酯＝1∶1∶3.5∶4.5，鏈轉移劑的用量為所用四種丙烯酸單體總重量的2％-7％，引發劑的用量為所用四種丙烯酸單體總重量的0.2％-0.5％。