專利名稱：一種快干羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體及其制備方法與用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車作料，具體地說(shuō)是一種由羥基丙烯酸樹(shù)脂分散體制備的快干型水性汽車實(shí)色漆。
背景技術(shù)：
近些年，隨著汽車保有量和車輛使用年限的不斷增加，汽車涂料成為我國(guó)涂料行業(yè)增長(zhǎng)最快的涂料品種，我國(guó)已成為汽車涂料的新興市場(chǎng)。然而，汽車涂料的發(fā)展所引起的環(huán)境污染和能源消耗問(wèn)題也日益嚴(yán)重，甚至已成為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的障礙。隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)和各國(guó)環(huán)保法規(guī)的健全，揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)的排放量受到越來(lái)越嚴(yán)格的限制，汽車涂料的水性化是發(fā)展的必然趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年我國(guó)汽車涂料產(chǎn)量達(dá)到110 125萬(wàn)噸，占涂料總產(chǎn)量的20%左右，其中水性汽車涂料為17萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2010年水性汽車涂料的產(chǎn)銷量將達(dá)到20萬(wàn)噸，此類產(chǎn)品的市場(chǎng)前景非常廣闊。低溫固化的雙組份丙烯酸聚氨酯涂料以其優(yōu)異的耐久性、耐候性、高光澤和抗劃傷性在汽車實(shí)色漆中占有重要的地位，然而該體系一般需70°C下烘烤3(T40min方能進(jìn)行拋光處理，這個(gè)過(guò)程的耗電如果折算成耗煤量，相當(dāng)于3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。如果能夠?qū)崿F(xiàn)更低溫度更短時(shí)間的烘烤即可進(jìn)行拋光處理，將大大節(jié)省能源的消耗，同時(shí)也可提高生產(chǎn)效率，縮短交車時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)在技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種快干型水性汽車實(shí)色漆，使涂裝過(guò)程在低溫甚至常溫完成，降低汽車涂裝過(guò)程中VOC排放的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，便于推廣及應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體的制備方法，它包括了如下步驟
A、羥基丙烯酸樹(shù)脂預(yù)聚物的制備
在裝有攪拌槳、溫度計(jì)、冷凝器反應(yīng)釜中，加入25 40重量份的助溶劑(如丙二醇醚類或丙二醇醚酯類，其中丙二醇甲醚(PM)、二丙二醇甲醚(DPM)、丙二醇甲醚丙酸酯(PMP)或丙二醇甲醚醋酸酯(PMA))，通入氮?dú)馍郎刂粱亓鳒囟?具體多少溫度？)；在此溫度下滴加 15^25重量份的非官能性(甲基)丙烯酸酯(如甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯)、1(Γ20 重量份的含羥基的(甲基)丙烯酸酯(如甲基丙烯酸羥乙酯或丙烯酸羥丙酯)、5 10重量份的 (甲基)丙烯酸(如丙烯酸或甲基丙烯酸)、廣15重量份的乙烯基類單體(如苯乙烯或丙烯腈)， 0. 25、. 75重量份的引發(fā)劑(可選偶氮二異丁腈或過(guò)氧化二苯甲酰)和0. Γ1重量份的鏈調(diào)節(jié)劑(如十二烷基硫醇或疏基乙醇)組成的混合溶液，在內(nèi)滴加完畢，保溫0. 5 lh，之后再加入的0. 25、. 75重量份的上述引發(fā)劑，保溫1. 5^2. 5h，即可得到丙烯酸樹(shù)脂預(yù)聚物；
B、羥基丙烯酸樹(shù)脂預(yù)聚物的水性化
將上述A步驟得到的羥基丙烯酸樹(shù)脂真空蒸餾脫除部分溶劑，使溶劑的用量在樹(shù)脂中的含量為(Γ20%，優(yōu)選為(Γ15% ；將脫除部分溶劑的樹(shù)脂溶液倒入容器中，待樹(shù)脂溫度降至6(T80°C時(shí)，加入中和劑(如氨水或三乙胺，中和度達(dá)5(Γ90%為準(zhǔn))在高速圓盤分散機(jī)下以 1500^2000r/min進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為0. 5^1h ；升高分散機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，邊緩慢滴加去離子水邊以150(T3000r/min速度進(jìn)行分散廣2h，然后充分?jǐn)嚢?5 30min出料，最終分散體產(chǎn)品的固含控制在4(Γ50%即得產(chǎn)品。本發(fā)明所述的另一方案中，提供一種快干型水性汽車實(shí)色漆的制備方法，它包括
(1 )、在權(quán)利要求1羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體或在權(quán)利要求2的羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體中添加流平劑、消泡劑、水、顏料、多功能助劑和任選的增稠劑，得到組分Α，其中各組分的添加量如下(以水分散體重量為100份計(jì))
權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述水分散體100
流平劑(畢克公司的BI346) :Γ5
消泡劑(畢克公司的ΒΥΚ028) 0. 2 1，優(yōu)選0. 2 0. 6
增稠劑(德國(guó)Borchers公司的Borchi Gel PW-25) :0 0. 8，優(yōu)選0. 2 0. 5
顏料(進(jìn)口金紅石鈦白粉)(Γ75，優(yōu)選1(Γ74
多功能助劑(水性分散劑、流平劑、消泡劑、色料、助溶劑或聚氨酯增稠劑中的一種或多種混合。)0. 2 0. 8，優(yōu)選0. 4 0. 6 水20 70，優(yōu)選30 60
(2)、將作為組分B的親水改性的多異氰酸酯(用改性HDI)與組分A按照A:B=1. 5 3.0: 1(優(yōu)選約1.5 1)的重量比例混合均勻，即可制得水性汽車實(shí)色漆。以上本發(fā)明所述的親水改性的多異氰酸酯選自改性HDI (拜耳公司的Bayhydur 304)或改性IPDI (拜耳公司的Bayhydur 401)中的一種或兩種混合。本發(fā)明的積極效果在于
1、制備出一種水性汽車實(shí)色漆的羥基丙烯酸樹(shù)脂分散體，及其調(diào)配的成品快干型水性汽車實(shí)色漆；
2、上述的羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體具有良好的顏料潤(rùn)濕性，改變了現(xiàn)有水性涂料無(wú)樹(shù)脂研磨的現(xiàn)狀，減少了生產(chǎn)工序，提高了生產(chǎn)效率。該分散體不僅快干、綜合性能優(yōu)異，本水分散體與親水改性的異氰酸酯固化劑以及各種水性助劑配制成漆后在60°C下烘烤30 45min即可快速干燥。3、利用親水改性的多異氰酸脂作為水性實(shí)色漆的交聯(lián)固化劑，將其與多功能水性助劑、制備的丙烯酸樹(shù)脂水分散體混合后配制出一種快干型水性汽車實(shí)色漆，在常溫或 60°C烘烤3(T45min即可干燥固化完全，形成的漆膜光澤高，豐滿度好、耐候性好、耐化學(xué)性優(yōu)異，超過(guò)同類溶劑型產(chǎn)品，此類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)不僅有效的提高了生產(chǎn)效率，而且實(shí)現(xiàn)了汽車涂裝過(guò)程中的節(jié)能減排是一類具有廣闊市場(chǎng)前景的產(chǎn)品。4、使用一種多功能水性助劑，它能有效的得提高漆膜的鮮映性，降低霧影，使漆膜的流平性好，并能有效的減少針孔、氣泡等漆膜缺陷。5、通過(guò)調(diào)整施工工藝使水性實(shí)色漆的施工適應(yīng)性能大大提高，為水性實(shí)色漆大面積推廣奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。6、該水性汽車實(shí)色漆產(chǎn)品的VOC含量低于10%，完全達(dá)到最嚴(yán)格的環(huán)保要求，對(duì)環(huán)境極為友好，極大地減輕了對(duì)有機(jī)溶劑的使用與依賴，有效地節(jié)約了能源，而且漆膜性能優(yōu)異和成本低.
具體實(shí)施例方式(一)實(shí)施例中的原料
實(shí)施例中使用的原料僅僅是舉例而已，不應(yīng)該認(rèn)為限制本發(fā)明的范圍。在實(shí)施例中 助溶劑(如丙二醇醚類或丙二醇醚酯類，其中丙二醇甲醚(PM)、二丙二醇甲醚(DPM)、 丙二醇甲醚丙酸酯(PMP)或丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)。非官能性(甲基)丙烯酸酯如甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯。含羥基的(甲基) 丙烯酸酯如甲基丙烯酸羥乙酯或丙烯酸羥丙酯。親水改性多異氰酸酯是親水改性后的脂肪族二異氰酸酯HDI或脂環(huán)族二異氰酸酯 IPDI。(二)水分散體的性能和測(cè)試方法
羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體是實(shí)色漆的潤(rùn)濕及快干性能物質(zhì)，其性能最終決定產(chǎn)品的性能。下面所舉實(shí)施例中所合成的水分散體的性能指標(biāo)均在下表1范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種快干羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體的制備方法，其特征在于有如下步驟A、羥基丙烯酸樹(shù)脂預(yù)聚物的制備在裝有攪拌槳、溫度計(jì)、冷凝器反應(yīng)釜中，加入25 40重量份的助溶劑，通入氮?dú)馍郎刂粱亓鳒囟?；在此溫度下滴?5 25重量份的非官能性丙烯酸酯或其衍生物、1(Γ20重量份的含羥基的丙烯酸酯或其衍生物、5 10重量份的丙烯酸或其衍生物、廣15重量份的乙烯基類單體，0. 25、. 75重量份的引發(fā)劑和0. Γ1重量份的鏈調(diào)節(jié)劑組成的混合溶液，在內(nèi)滴加完畢，保溫0. 5 lh，之后再加入的0. 25 0. 75重量份的上述引發(fā)劑，保溫1. 5 2. 5h，即可得到丙烯酸樹(shù)脂預(yù)聚物；B、羥基丙烯酸樹(shù)脂預(yù)聚物的水性化將上述A步驟得到的羥基丙烯酸樹(shù)脂真空蒸餾脫除部分溶劑，使溶劑的用量在樹(shù)脂中的含量為(Γ20% ；將脫除部分溶劑的樹(shù)脂溶液倒入容器中，待樹(shù)脂溫度降至6(T80°C時(shí)，加入中和劑中和度達(dá)5(Γ90%為準(zhǔn)，在高速圓盤分散機(jī)下以150(T2000r/min進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為0. 5^1h ；升高分散機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，邊緩慢滴加去離子水邊以150(T3000r/min速度進(jìn)行分散廣2h，然后充分?jǐn)嚢?5 30min出料，最終分散體產(chǎn)品的固含控制在4(Γ50%即得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快干羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體的制備方法，其特征在于所述助溶劑選自丙二醇醚類或丙二醇醚酯類，包括有丙二醇醚類或丙二醇醚酯類，其中丙二醇甲醚(ΡΜ)、二丙二醇甲醚(DPM)、丙二醇甲醚丙酸酯(PMP)或丙二醇甲醚醋酸酯 (PMA)0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快干羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體的制備方法，其特征在于所述的非官能性丙烯酸酯或其衍生物選自甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯；所述的含羥基的丙烯酸酯或其衍生物選自甲基丙烯酸羥乙酯或丙烯酸羥丙酯；所述的丙烯酸或其衍生物選自丙烯酸或甲基丙烯酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快干羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體的制備方法，其特征在于所述的乙烯基類單體選自有苯乙烯或丙烯腈；所述引發(fā)劑選自偶氮二異丁腈或過(guò)氧化二苯甲酰；所述鏈調(diào)節(jié)劑選自十二烷基硫醇或疏基乙醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快干羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體的制備方法，其特征在于B步驟中羥基丙烯酸樹(shù)脂真空蒸餾脫除部分溶劑，使溶劑的用量在樹(shù)脂中的含量為優(yōu)選為(Γ15% ；所述中和劑選自氨水或三乙胺。
6.由權(quán)利要求1的方法制備所得的羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體。
7.一種快干型水性汽車實(shí)色漆的制備方法，其特征在于有如下步驟(1)、在攪拌情況下，向權(quán)利要求1羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體或在權(quán)利要求6的羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體中緩慢加入流平劑、消泡劑、水、顏料、多功能助劑和任選的增稠劑，并分散均勻，得到組分Α，其中各組分的添加量如下(以水分散體重量為100份計(jì))權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述水分散體100流平劑1 5消泡劑0. 2 1增稠劑:0 0· 8顏料0 75多功能助劑0. 2 0. 8水20 70(2)、將作為組分B的親水改性的多異氰酸酯與組分A按照Α:Β=1.5 3.0: 1的重量比例混合均勻，即可制得水性汽車實(shí)色漆。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種快干型水性汽車實(shí)色漆的制備方法，其特征在于親水改性的多異氰酸酯選自改性HDI或改性IPDI中的一種或兩種混合；所述多功能助劑包括水性分散劑、流平劑、消泡劑、色料、助溶劑或聚氨酯增稠劑中的一種或多種混合；顏料選自金紅石鈦白粉。
9.由權(quán)利要求7的方法制備所得的水性汽車實(shí)色漆。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快干羥基丙烯酸樹(shù)脂水分散體及其制備方法與用途，具體地說(shuō)是一種由羥基丙烯酸樹(shù)脂分散體制備的快干型水性汽車修補(bǔ)實(shí)色漆。它公開(kāi)了羥基丙烯酸樹(shù)脂分散體制備的方法A、羥基丙烯酸樹(shù)脂預(yù)聚物的制備；B、羥基丙烯酸樹(shù)脂預(yù)聚物的水性化；以及利用上述分散體制備快干型水性汽車修補(bǔ)實(shí)色漆的方法。它使涂裝過(guò)程在低溫甚至常溫完成，降低汽車涂裝過(guò)程中VOC排放的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，便于推廣及應(yīng)用。
文檔編號(hào)C08F220/18GK102161770SQ201110006809
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者李仕仁, 湯漢良, 王參處, 羅暉, 陳美芳 申請(qǐng)人:湯漢良