[發明專利]一種水性羥基丙烯酸乳液及其制備方法

在審

• 申請號: 201910334679.0
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110172119A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 李虎;雷鳴;湛輔城;范曄;嚴綱;胡愛瓊;袁惠娟
• 申請（專利權）人: 武漢雙虎涂料有限公司
• 主分類號: C08F220/14
• 分類號: C08F220/14;C08F220/20;C08F212/08;C08F220/06;C08F220/18;C08F2/26;C09D133/12;C09D133/08
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

本發明涉及高分子涂料技術領域，尤其涉及一種水性羥基丙烯酸乳液及其制備方法。水性羥基丙烯酸乳液的制備方法，是以含有羥基的可聚合單體為主反應單體，以丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯為輔反應單體，以十二烷基二苯醚二磺酸鈉為乳化劑，首先利用乳化劑對主反應單體和輔反應單體進行預乳化得到預乳化單體，然后將預乳化單體和引發劑混合制備得到水性羥基丙烯酸乳液。與陰離子和非離子乳化劑復配制備的水性羥基丙烯酸乳液的常規方法相比，本發明采用陰離子表面活性劑為乳化劑，陰離子表面活性劑能夠較好的乳化反應單體，提高羥基含量的同時能夠有效的降低凝膠率。

技術領域

本發明涉及高分子涂料技術領域，尤其涉及一種水性羥基丙烯酸乳液及其制備方法。

背景技術

由于傳統的溶劑型雙組份丙烯酸聚氨酯涂料含有較高揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds，VOC)和有害的空氣污染物，隨著各國環保法規的日益健全和環保意識的增強，傳統的溶劑型雙組份丙烯酸聚氨酯涂料越來越受到嚴格的限制。水性涂料是以水為分散介質，具有不燃、無毒、環保等優點，成為涂料行業的發展趨勢。水性雙組份丙烯酸聚氨酯涂料具有較低的VOC，具有優異的保光保色性，不易變色失光，耐候性佳，同時具有較好的耐磨性、耐化學品性、成為各國研究的重點。

雙組份水性丙烯酸聚氨酯涂料由含羥基樹脂和多異氰酸酯預聚物兩組分組成，涂裝后羥基-OH和多異氰酸酯的-NCO在常溫下交聯固化，形成具有立體網狀結構的交聯涂膜。由于羥基樹脂具有聚合物結構可調，乳液粒子具有可設計性，且還可賦予多種功能性，是雙組份水性涂料性能的重要影響因素，并且還影響著固化劑在水相的分散穩定性、成膜過程中的擴散與交聯以及涂膜的最終性能。

通過乳液聚合制備的水性羥基丙烯酸乳液具有較高的分子量和較高的玻璃化溫度，在化學交聯反應開始前就能夠迅速完成物理干燥，并且在水相中進行，不需要額外的分散步驟，成本較低。發明專利申請公開號：CN107163179A，報道了通過乳液聚合制備的具有核殼結構水性羥基丙烯酸乳液，該專利通過兩步法，采用兩種不同的油溶性引發劑分別制備核聚合物乳液和殼聚合物乳液，但是在制備過程中油溶性引發劑與水不相容，容易導致反應初始瞬間凝膠率上升，乳液顆粒變大，對多異氰酸酯固化劑的分散性能差，活化期短。再如發明專利申請公開號：CN106977647A，報道的水性羥基丙烯酸乳液，在單體配方中加入了水溶性單體丙烯晴，該水溶性單體的加入容易引發水相成核，導致羥基功能基團不能夠均勻的分布在分子主鏈上。此外，現有水性羥基丙烯酸乳液的制備方法，是采用陰離子和非離子乳化劑進行復配后，與pH緩沖劑碳酸氫鈉一次性加入到反應釜中作為打底料，緩慢升高溫度至80℃，再慢慢的滴加反應單體和引發劑的混合液。此工藝存在三個問題：(1)單體和引發劑一起混合滴加，若夏天車間溫度高，容易引起引發劑產生自由基，引發單體自聚，發生放熱反應，存在安全隱患；(2)陰離子和非離子乳化劑作為打底料加入到反應燒瓶中，單體在滴加過程中不能夠及時對油性單體進行乳化，在反應過程中造成凝膠率上升，有結塊現象；(3)由于自由基聚合為放熱反應，單體和引發劑混合滴加會造成反應燒瓶溫度出現較大波動，批次產品的穩定性下降。

發明內容

為了解決以上問題，本發明的目的是提供一種羥基含量高、凝膠率低的水性羥基丙烯酸乳液及其制備方法。

為實現上述目的，本發明所設計的水性羥基丙烯酸乳液，以重量份數計，由以下組分制備而成：含有羥基的可聚合單體20～60份、苯乙烯0～10份、丙烯酸丁酯0～60份、甲基丙烯酸甲酯0～80份、丙烯酸0～10份、十二烷基二苯醚二磺酸鈉2～20份、引發劑1～10份、pH緩沖液0～220份；所述含有羥基的可聚合單體為丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯中的至少一種。