專利名稱：水性醇酸丙烯酸樹脂涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子化學(xué)及聚合物涂料組合物技術(shù)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)涂料油墨用高聚物多為溶劑型，主要品種有醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、酚醛樹月旨、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、氨基樹脂及其相互改性等。這些樹脂在后期涂料油墨方面應(yīng)用及施工過程中會(huì)使用大量的有機(jī)溶劑。這些溶劑在施工及材料固化過程中要揮發(fā)到大氣中，對(duì)施工人員的健康有害，污染環(huán)境，并且造成能源浪費(fèi)。隨著世界各國環(huán)保意識(shí)不斷增 強(qiáng)，環(huán)保法規(guī)對(duì)涂料中揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量的限制日益嚴(yán)格，涂料工業(yè)朝著低污染、節(jié)能型的方向發(fā)展。醇酸樹脂在固化成膜前以其低相對(duì)分子質(zhì)量表現(xiàn)出優(yōu)異的成膜性，使得固化成膜后的涂膜有極高的光澤，且其可制成單組分涂料，易于施工而廣泛應(yīng)用。但醇酸樹脂漆膜表面固化后由于隔絕氧氣致使實(shí)干時(shí)間相當(dāng)慢，漆膜硬度低、耐水性和耐候性較差。因而出現(xiàn)了大量針對(duì)醇酸樹脂的改性研究，丙烯酸樹脂具有色淺、耐候、耐光、耐熱、耐腐蝕性好、保色保光性強(qiáng)、漆膜豐滿等特點(diǎn)。采用丙烯酸類對(duì)醇酸樹脂進(jìn)行改性，可使醇酸樹脂具有優(yōu)異的保光保色性、耐候性、耐久性和耐腐蝕性及快干、高硬度等優(yōu)點(diǎn)，拓寬醇酸樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域。在樹脂改性方面，通常采用不同種類樹脂在有機(jī)溶劑中冷拼改性的方法進(jìn)行，高分子鏈間在溶劑作用下進(jìn)行物理混合。當(dāng)樹脂因分子量大小或官能團(tuán)結(jié)構(gòu)差異相容性差時(shí)，雖然在溶劑作用下能均勻分散，但在固化成型過程中隨著體系中溶劑量的減少，不同種類的樹脂間會(huì)顯現(xiàn)出相分離狀態(tài)導(dǎo)致材料性能變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種水性醇酸丙烯酸樹脂涂料及其制備方法。本發(fā)明是水性醇酸丙烯酸樹脂涂料及其制備方法，水性醇酸丙烯酸樹脂涂料，基于水性醇酸丙烯酸樹脂涂料的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，水性醇酸丙烯酸樹脂涂料的組分為水性醇酸丙烯酸樹脂65% 80%，顏料3% 4%，填料6 10%，去離子水10% 20%，分散劑0. 05-0. 5%,消泡劑 0. 10% 0. 30%，催干劑 0. 9% 3. 5% ；
基于水性醇酸丙烯酸樹脂的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其組分為丙烯酸0. 790). 9%，甲基丙烯酸甲酯8. 1% 10. 7%，苯乙烯7. 6% 10. 0%，丙烯酸丁酯11. 8% 15. 6%，甲基
丙烯酸-@ -羥乙酯2. 0% 10. 0%,醇酸樹脂9. 0% 19. 0%, 二甲苯4. 05% 4. 95%,正丁醇9. 45% 11. 55%，引發(fā)劑 0. 18% 0. 24%，N，N-二甲基乙醇胺 0. 45% 0. 55%,乙二醇丁醚 9% 11%，去離子水27. 0% 33. 0% ；
基于醇酸樹脂的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，醇酸樹脂的組分為豆油酸55%飛5%，季戊四醇17% 19%，順丁烯二酸酐I. 07% 1. 24%，鄰苯二甲酸酐15. 54% 17. 92%，二甲苯7. 5%，苯甲酸 I. 55% 1. 79% ；基于催干劑的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，催干劑的組分為異辛酸鈷3. 70%，異辛酸錳
14.81%,異辛酸鋯 14. 81%,乙二醇 I. 85%,去離子水 59. 26%,乳化劑 CO-436 5. 56%。水性醇酸丙烯酸樹脂涂料的制備方法，以上所述組分進(jìn)行配料，其步驟為
醇酸樹脂的制備步驟為
(1)在裝有攪拌裝置、油水分離器和溫度計(jì)的反應(yīng)容器中按配方量依次加入豆油酸、季戊四醇、苯甲酸，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，開攪拌和冷凝水，Ih內(nèi)升溫至180°C ；
(2)當(dāng)溫度達(dá)到120°C時(shí)加入配方量35% 40%的二甲苯；
(3)溫度到180°C時(shí)開始保溫，保溫40min，溫度控制在180 200°C;加入苯酐和順酐配方量的1/2及剩余的二甲苯，IOmin后加入剩余的苯酐和順酐；升溫使溫度控制在210 220°C，保溫 Ih ；
(4)升溫使溫度控制在220 230°C，保溫Ih后開始測酸值；當(dāng)酸值<17mgKoH/g時(shí)開始降溫，降溫至180°C，放出油水分離器中的水和二甲苯，開大氮?dú)饬?，將醇酸樹脂中的二甲苯蒸出；降溫?0°C，出料；
催干劑的制備步驟為
(5)將乳化劑C0-436溶于水中，加入乙二醇、異辛酸鈷、異辛酸錳、異辛酸鋯，高速分散1500r/mim，攪拌2h即可得醇醇丙烯酸雜化乳液用催干劑；
水性醇酸丙烯酸樹脂的制備步驟為
(6)將醇酸樹脂溶于丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-￠-羥乙酯中作為混合單體待用；
(7)在裝有攪拌裝置、球形冷凝管、溫度計(jì)的反應(yīng)容器中，加入二甲苯和正丁醇，通氮?dú)?，開攪拌200r/min和冷凝水，升溫至80°C，加入引發(fā)劑和混合單體，約3h滴完，保持溫度在78 80°C，反應(yīng)5h ；
(8)測樹脂酸值達(dá)4(T60mgKoH/g，加入乙二醇丁醚，用N，N-二甲基乙醇胺中和反應(yīng)體系，用去離子水稀釋，降溫至30°C后出料；
水性醇酸丙烯酸樹脂涂料的制備步驟為
(9)將配方量去離子水、顏料、填料、消泡劑、分散劑依次加入多用分散研磨機(jī)中進(jìn)行高速分散30 60min，然后用錐形磨研磨至所需的細(xì)度，加入水性醇酸丙烯酸樹脂在多用分散研磨機(jī)中分散20 30min后加入催干劑分散均勻即得產(chǎn)品。本發(fā)明通過分子設(shè)計(jì)合成高分子主鏈含有不飽和雙鍵的醇酸樹脂，再與丙烯酸單體進(jìn)行自由基共聚合，用胺類化合物中和反應(yīng)體系，合成水可稀釋性醇酸丙烯酸樹脂，醇酸與丙烯酸樹脂分子鏈之間通過化學(xué)鍵相連，提高了兩種樹脂相容性，同時(shí)在材料固化成型過程中避免了樹脂的相分離。水性醇酸丙烯酸樹脂涂料固化成膜后既具有丙烯酸樹脂色澤好，耐光，耐候性好，保光、保色性好等優(yōu)點(diǎn)，又具有醇酸樹脂漆膜柔韌堅(jiān)牢、耐摩擦、耐介質(zhì)、耐老化性能優(yōu)良的特點(diǎn)，同時(shí)揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量大大降低。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是水性醇酸丙烯酸樹脂涂料及其制備方法，水性醇酸丙烯酸樹脂涂料，基于水性醇酸丙烯酸樹脂涂料的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，水性醇酸丙烯酸樹脂涂料的組分為水性醇酸丙烯酸樹脂65% 80%，顏料3% 4%，填料6 10%，去離子水10% 20%，分散劑、0.05-0. 5%,消泡劑 0. 10% 0. 30%，催干劑 0. 9% 3. 5% ；
基于水性醇酸丙烯酸樹脂的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其組分為丙烯酸0. 790). 9%，甲基丙烯酸甲酯8. 19T10. 7%，苯乙烯7. 69T10. 0%，丙烯酸丁酯11. 8% 15. 6%，甲基
丙烯酸-@ -羥乙酯2. 0% 10. 0%,醇酸樹脂9. 0% 19. 0%, 二甲苯4. 05% 4. 95%,正丁醇9. 45% 11. 55%，引發(fā)劑 0. 18% 0. 24%，N，N-二甲基乙醇胺 0. 45% 0. 55%,乙二醇丁醚 9% 11%，去離子水27. 0% 33. 0% ；
基于醇酸樹脂的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，醇酸樹脂的組分為豆油酸55%飛5%，季戊 四醇17% 19%，順丁烯二酸酐I. 07% 1. 24%,鄰苯二甲酸酐15. 54% 17. 92%, 二甲苯7. 5%,苯甲酸 I. 55% 1. 79% ；
基于催干劑的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，催干劑的組分為異辛酸鈷3. 70%，異辛酸錳
14.81%,異辛酸鋯 14. 81%,乙二醇 I. 85%,去離子水 59. 26%,乳化劑 C0-436 5. 56%。水性醇酸丙烯酸樹脂涂料的制備方法，以上所述組分進(jìn)行配料，其步驟為
醇酸樹脂的制備步驟為
(1)在裝有攪拌裝置、油水分離器和溫度計(jì)的反應(yīng)容器中按配方量依次加入豆油酸、季戊四醇、苯甲酸，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，開攪拌和冷凝水，Ih內(nèi)升溫至180°C ；
(2)當(dāng)溫度達(dá)到120°C時(shí)加入配方量35% 40%的二甲苯；
(3)溫度到180°C時(shí)開始保溫，保溫40min，溫度控制在180 200°C;加入苯酐和順酐配方量的1/2及剩余的二甲苯，IOmin后加入剩余的苯酐和順酐；升溫使溫度控制在210 220°C，保溫 Ih ；
(4)升溫使溫度控制在220 230°C，保溫Ih后開始測酸值；當(dāng)酸值<17mgKoH/g時(shí)開始降溫，降溫至180°C，放出油水分離器中的水和二甲苯，開大氮?dú)饬?，將醇酸樹脂中的二甲苯蒸出；降溫?0°C，出料；
催干劑的制備步驟為
(5)將乳化劑C0-436溶于水中，加入乙二醇、異辛酸鈷、異辛酸錳、異辛酸鋯，高速分散1500r/mim，攪拌2h即可得醇醇丙烯酸雜化乳液用催干劑；
水性醇酸丙烯酸樹脂的制備步驟為
(6)將醇酸樹脂溶于丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-￠-羥乙酯中作為混合單體待用；
(7)在裝有攪拌裝置、球形冷凝管、溫度計(jì)的反應(yīng)容器中，加入二甲苯和正丁醇，通氮?dú)?，開攪拌200r/min和冷凝水，升溫至80°C，加入引發(fā)劑和混合單體，約3h滴完，保持溫度在78 80°C，反應(yīng)5h ；
(8)測樹脂酸值達(dá)4(T60mgKoH/g，加入乙二醇丁醚，用N，N-二甲基乙醇胺中和反應(yīng)體系，用去離子水稀釋，降溫至30°C后出料；
水性醇酸丙烯酸樹脂涂料的制備步驟為
(9)將配方量去離子水、顏料、填料、消泡劑、分散劑依次加入多用分散研磨機(jī)中進(jìn)行高速分散30 60min，然后用錐形磨研磨至所需的細(xì)度，加入水性醇酸丙烯酸樹脂在多用分散研磨機(jī)中分散20 30min后加入催干劑分散均勻即得產(chǎn)品。本發(fā)明由以下技術(shù)方案完成，首先合成了主鏈含不飽和雙鍵的醇酸樹脂，再制備了一種水性醇酸丙烯酸樹脂涂料用催干劑，合成了水性醇酸丙烯酸樹脂，最后將去離子水、顏料、填料、消泡劑、分散劑、催干劑與水性醇酸丙烯酸樹脂分散均勻后制得水性醇酸丙烯酸樹脂涂料。主鏈含不飽和雙鍵的醇酸樹脂合成工藝路線如下
權(quán)利要求
1.水性醇酸丙烯酸樹脂涂料，基于水性醇酸丙烯酸樹脂涂料的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，水性醇酸丙烯酸樹脂涂料的組分為水性醇酸丙烯酸樹脂65% 80%，顏料39^4%，填料6 10%，去離子水10% 20%，分散劑0. 05-0. 5%,消泡劑0. 10% 0. 30%,催干劑0. 9% 3. 5% ； 基于水性醇酸丙烯酸樹脂的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其組分為丙烯酸0. 790). 9%，甲基丙烯酸甲酯8. 19T10. Tl,苯乙烯7. 69T10. 0%，丙烯酸丁酯11. 8% 15. 6%，甲基丙烯酸-@ -羥乙酯2. 0% 10. 0%,醇酸樹脂9. 0% 19. 0%, 二甲苯4. 05% 4. 95%,正丁醇9.45% 11. 55%，引發(fā)劑 0. 18% 0. 24%，N，N-二甲基乙醇胺 0. 45% 0. 55%,乙二醇丁醚 9% 11%，去離子水27. 0% 33. 0% ； 基于醇酸樹脂的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，醇酸樹脂的組分為豆油酸55%飛5%，季戊四醇17% 19%，順丁烯二酸酐I. 07% 1. 24%，鄰苯二甲酸酐15. 54% 17. 92%，二甲苯7. 5%，苯甲酸 I. 55% 1. 79% ； 基于催干劑的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，催干劑的組分為異辛酸鈷3. 70%，異辛酸錳14.81%,異辛酸鋯 14. 81%,乙二醇 I. 85%,去離子水 59. 26%,乳化劑 C0-436 5. 56%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水性醇酸丙烯酸樹脂涂料，其特征在于顏料為耐曬黃、立索爾大紅、酞菁綠、酞菁藍(lán)或金紅石型鈦白粉之中選一，填料為膠質(zhì)碳酸鈣，分散劑為德國BYK公司BYK-023，消泡劑為德國BYK公司BYK-301。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水性醇酸丙烯酸樹脂涂料，其特征在于引發(fā)劑為過氧化苯甲酰，乳化劑C0-436為壬基酚聚氧乙烯醚硫酸銨鹽的60%飛4%水溶液。
4.水性醇酸丙烯酸樹脂涂料的制備方法，按權(quán)利要求I所述組分進(jìn)行配料，其步驟為 醇酸樹脂的制備步驟為 (1)在裝有攪拌裝置、油水分離器和溫度計(jì)的反應(yīng)容器中按配方量依次加入豆油酸、季戊四醇、苯甲酸，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，開攪拌和冷凝水，Ih內(nèi)升溫至180°C ； (2)當(dāng)溫度達(dá)到120°C時(shí)加入配方量35% 40%的二甲苯； (3)溫度到180°C時(shí)開始保溫，保溫40min，溫度控制在180 200°C;加入苯酐和順酐配方量的1/2及剩余的二甲苯，IOmin后加入剩余的苯酐和順酐；升溫使溫度控制在210 220°C，保溫 Ih ； (4)升溫使溫度控制在220 230°C，保溫Ih后開始測酸值；當(dāng)酸值<17mgKoH/g時(shí)開始降溫，降溫至180°C，放出油水分離器中的水和二甲苯，開大氮?dú)饬?，將醇酸樹脂中的二甲苯蒸出；降溫?0°C，出料； 催干劑的制備步驟為 (5)將乳化劑C0-436溶于水中，加入乙二醇、異辛酸鈷、異辛酸錳、異辛酸鋯，高速分散1500r/mim，攪拌2h即可得醇醇丙烯酸雜化乳液用催干劑； 水性醇酸丙烯酸樹脂的制備步驟為 (6)將醇酸樹脂溶于丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-￠-羥乙酯中作為混合單體待用； (7)在裝有攪拌裝置、球形冷凝管、溫度計(jì)的反應(yīng)容器中，加入二甲苯和正丁醇，通氮?dú)?，開攪拌200r/min和冷凝水，升溫至80°C，加入引發(fā)劑和混合單體，約3h滴完，保持溫度在78 80°C，反應(yīng)5h ； (8)測樹脂酸值達(dá)4(T60mgKoH/g，加入乙二醇丁醚，用N，N-二甲基乙醇胺中和反應(yīng)體系，用去離子水稀釋，降溫至30°C后出料； 水性醇酸丙烯酸樹脂涂料的制備步驟為 (9)將配方量去離子水、顏料、填料、消泡劑、分散劑依次加入多用分散研磨機(jī)中進(jìn)行高速分散30 60min，然后用錐形磨研磨至所需的細(xì)度，加入水性醇酸丙烯酸樹脂在多用分散研磨機(jī)中分散20 30min后加入催干劑分散均勻即得產(chǎn)品。
全文摘要
水性醇酸丙烯酸樹脂涂料及其制備方法，通過分子設(shè)計(jì)合成高分子主鏈含有不飽和雙鍵的醇酸樹脂，再與丙烯酸單體進(jìn)行自由基共聚合，用胺類化合物中和反應(yīng)體系，合成水可稀釋性醇酸丙烯酸樹脂，醇酸與丙烯酸樹脂分子鏈之間通過化學(xué)鍵相連，提高了兩種樹脂相容性，同時(shí)在材料固化成型過程中避免了樹脂的相分離。最后將去離子水、顏料、填料、消泡劑、分散劑、催干劑與醇酸丙烯酸雜化乳液分散均勻后制得水性醇酸丙烯酸樹脂涂料。水性醇酸丙烯酸樹脂涂料配方為水性醇酸丙烯酸樹脂65%~80%，顏料3%~4%，填料6~10%，去離子水10%~20%，分散劑0.05~0.5%，消泡劑0.10%~0.30%，催干劑0.9%~3.5%。
文檔編號(hào)C08F220/28GK102746761SQ20121017069
公開日2012年10月24日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者傾彩霞, 吳純, 周應(yīng)萍, 崔卓, 崔錦峰, 李軍, 李延華, 楊保平, 郭軍紅, 陳碧碧, 魏小赟 申請人:蘭州理工大學(xué)