本發(fā)明屬于樹脂涂料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有優(yōu)異鋁粉定向性水性丙烯酸樹脂和制備方法及基于其的鋁粉涂料和在鋁型材水性涂料中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著人們環(huán)境與健康意識(shí)的不斷增強(qiáng)，水性涂料日益受到重視?，F(xiàn)階段涂料領(lǐng)域的水性化主要集中在木器涂料、汽車原廠涂料、大型鋼結(jié)構(gòu)，工程車輛、機(jī)車等涂裝領(lǐng)域也有轉(zhuǎn)向水性化的趨勢。但是在鋁型材行業(yè)，使用的主要是粉末涂料和氟碳涂料，水性涂料在鋁型材行業(yè)的占有率幾乎為零。

粉末涂料的優(yōu)點(diǎn)主要是無溶劑、無污染、可回收、環(huán)保、節(jié)省能源和資源、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和涂膜機(jī)械強(qiáng)度高等；但是其缺點(diǎn)也同樣明顯，用粉末涂料做成的鋁粉漆，鋁粉排列差，鋁粉發(fā)黑，金屬質(zhì)感差。氟碳涂料的優(yōu)點(diǎn)主要是優(yōu)異的防腐蝕性能、超長耐候性等，由于氟碳涂料偏重于功能性，在裝飾性上相對欠缺。

因而隨著建筑工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的快速提升，市場對鋁型材涂料的裝飾性提出了更高的要求。而鋁粉漆由于其金屬質(zhì)感深受市場歡迎。

中國專利CN 101693804 A公開了一種水性丙烯酸氨基樹脂銀粉漆，該銀粉漆由水性丙烯酸樹脂、氨基樹脂、水性鋁粉、水性消泡劑、胺類中和劑和去離子水組成，但是專利并未介紹水性丙烯酸樹脂的合成。

中國專利CN 101429319 A公開了一種水性丙烯酸改性飽和聚酯、其制備方法及水性烘烤鋁粉漆，以水性丙烯酸樹脂、水性飽和聚酯樹脂組合物、環(huán)氧樹脂和氨基樹脂為成膜物，著色物為油性鋁粉經(jīng)制備后應(yīng)用與水性體系中，具有高硬度、耐劃傷、附著力強(qiáng)、耐鹽霧、耐鹽水、耐酸堿、耐老化等；但是該水性樹脂是由水性丙烯酸樹脂、水性飽和聚酯樹脂、水性環(huán)氧樹脂混合而成，屬于物理共混改性，而不是化學(xué)合成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種具有優(yōu)異鋁粉定向性水性丙烯酸樹脂。

本發(fā)明另一目的在于提供一種上述水性丙烯酸樹脂的制備方法。

本發(fā)明再一目的在于提供一種基于上述水性丙烯酸樹脂的鋁粉涂料。該涂料的穩(wěn)定性好，鋁粉定向性好。

本發(fā)明再一目的在于提供上述水性丙烯酸樹脂在鋁型材水性涂料中的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)：

一種具有優(yōu)異鋁粉定向性水性丙烯酸樹脂，由包括下述組份制備得到：

(1)丙烯酸類單體，用量為所有單體總重量的60～99％；所述丙烯酸類單體包括羧基丙烯酸類單體和羥基丙烯酸類單體以及其他丙烯酸類單體，其中羧基丙烯酸類單體占所有單體總重量的5～10％，羥基丙烯酸類單體占所有單體總重量的15～25％；

(2)乙烯類芳族單體，用量為所有單體總重量的0～25％；

(3)引發(fā)劑，用量為所有單體總重量的0.5～3％；

(4)助溶劑，用量為所有單體總重量的5～40％；

(5)中和劑，用量為所有單體總重量的0.5～2％；

(6)水；

上述所有組分重量均為固體重量；所述所有單體由上述(1)～(3)所列的組分組成。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述羧基丙烯酸類單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸中的至少一種。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述羥基丙烯酸類單體包括(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯和丙烯酸羥丁酯中的至少一種。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述其他丙烯酸類單體包括丙烯酸類軟硬單體和丙烯酸類功能單體。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述丙烯酸類軟硬單體為(甲基)丙烯酸烷基酯；更優(yōu)選為(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯和(甲基)丙烯酸異冰片酯中的至少一種。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述的丙烯酸類功能單體包括酰胺基丙烯酸類單體、環(huán)氧基丙烯酸單體、磷酸酯基丙烯酸類單體、氨基丙烯酸類單體；

其中，所述的酰胺基丙烯酸類單體為(甲基)丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少一種；

所述的環(huán)氧基丙烯酸類單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯和叔碳酸縮水甘油酯中的至少一種；

所述的磷酸酯基丙烯酸類單體為(甲基)丙烯酸(烷氧基)磷酸酯和2-羥乙基(甲基)丙烯酸酯磷酸酯中的至少一種；

所述的氨基丙烯酸類單體為甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述的乙烯類芳族單體包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯和3-叔丁基苯乙烯中的至少一種。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述的引發(fā)劑為偶氮類化合物或有機(jī)過氧化物；

其中，所述的偶氮類化合物可為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異戊腈、偶氮異丁氰基甲酰胺和偶氮二異丁酸二甲酯中的至少一種；

所述的有機(jī)過氧化物可為過氧化苯甲酰、過氧化二異丙苯、二叔丁基過氧化物、二特戊基過氧化物、異丙苯過氧化氫中的至少一種。

所述的助溶劑可為乙二醇單丁醚、乙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚或二乙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、異丙醇中的至少一種。

所述的中和劑為堿性化合物，用于中和體系中多余的羧酸，可為氨水、二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和三乙胺中的至少一種。

本發(fā)明還提供一種上述水性丙烯酸樹脂的制備方法，包括以下步驟：

(1)將丙烯酸類單體攪拌混合均勻，得到混合物A；

(2)將15～50wt％的助溶劑和引發(fā)劑混合均勻，得到混合物B；

(3)將混合物A和混合物B滴加到預(yù)熱至80～140℃的剩余助溶劑中，得到聚合物C，保溫1～5小時(shí)；

(4)將聚合物C降溫至50～100℃，加入中和劑，攪拌均勻；

(5)降溫至40～80℃，加入水，得到水性丙烯酸樹脂。

步驟(3)中所述混合物A的滴加時(shí)間優(yōu)選為2～6小時(shí)；所述混合物B的滴加時(shí)間優(yōu)選為2.5～6.5小時(shí)。

步驟(5)所述加入水優(yōu)選在0.5～2.5小時(shí)內(nèi)滴加完。所用水的量根據(jù)最終產(chǎn)品固含量需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整即可。

上述制備方法優(yōu)選在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行。

本發(fā)明水性丙烯酸樹脂的數(shù)均分子量為1000～40000，優(yōu)選2000～30000；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg為-20～60℃，優(yōu)選為0～50℃；固含量為20～50％，優(yōu)選30～40％；粘度為200～60000cps，優(yōu)選500～50000cps；平均粒徑為50～300nm，優(yōu)選100～250nm。

本發(fā)明還提供一種基于上述水性丙烯酸樹脂的鋁粉涂料。該涂料的穩(wěn)定性好，鋁粉定向性好。

上述基于本發(fā)明水性丙烯酸樹脂的鋁粉涂料，包括20～80wt％的本發(fā)明水性丙烯酸樹脂，更優(yōu)選包括30～70wt％的本發(fā)明水性丙烯酸樹脂。

所述鋁粉涂料還包含以下組分：水性交聯(lián)劑、水性助劑、催化劑、水性鋁銀漿、水性蠟漿、水。

所述的水性交聯(lián)劑可為氨基樹脂、水性異氰酸酯。

所述的助溶劑可為乙二醇丁醚、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、正丁醇、異丙醇和二乙二醇丁醚中的至少一種，優(yōu)選為異丙醇。

所述的催化劑可為十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺酸、二壬基萘二磺酸、對甲苯磺酸、金屬鹽羧酸或磷酸鹽等。

所述的水性鋁銀漿可為二氧化硅包覆型水性鋁銀漿和有機(jī)磷酸酯鈍化處理型水性鋁銀漿；

所述的二氧化硅包覆型水性鋁銀漿可以為德國愛卡公司的Hydrolan 2197、Hydrolan2192、Hydrolan801，德國舒?zhèn)惪斯镜腁quamet CP-BG/6900、Aquamet CP-BG/8500/50、Aquamet CP-BG/3400；

所述的有機(jī)磷酸酯鈍化處理型水性鋁銀漿可以為德國愛卡公司的HYDROXAL W/WH 2156、HYDROXAL W/WH 8154，德國舒?zhèn)惪斯镜腁quamet NPW/6900、Aquamet NPW/3400、Aquamet WPO/2600。

所述的水性蠟漿可以為BYK公司的AQUATIX 8421、AQUACER 526，帝斯巴隆的AQ-600和AQ-800。

此外，所述鋁粉涂料還可以加入水性助劑，如消泡劑、流平劑、潤濕分散劑等；這些水性助劑之間以及水性助劑與其他組分之間具有良好的相容性。

本發(fā)明的水性丙烯酸樹脂粘度適中，對鋁型材具有優(yōu)異的附著力，且鋁粉定向性好，可應(yīng)用于鋁型材水性涂料中。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

(1)基于本發(fā)明水性丙烯酸樹脂制備得到的鋁粉涂料對鋁型材具有優(yōu)異的附著力，且鋁粉定向性好，漆膜金屬感強(qiáng)，并且具有好的光澤度。

(2)本發(fā)明水性丙烯酸樹脂粘度適中，基于其獲得的鋁粉涂料體系粘度適中，因此涂料體系具有良好的噴涂施工性。

(3)由于該鋁粉涂料體系中，親水基團(tuán)含量低，同時(shí)含有大量的羥基活性交聯(lián)點(diǎn)，因此與氨基固化劑固化后漆膜的交聯(lián)密度非常大，漆膜具有良好的耐腐蝕性。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

下列實(shí)施例中使用的試劑均可從商業(yè)渠道獲得。

實(shí)施例1

向裝有攪拌、冷凝和加熱裝置的反應(yīng)容器中預(yù)先裝入乙二醇丁醚154g，并且將該物料加熱至105℃，在該溫度下在5小時(shí)內(nèi)加入363.8g甲基丙烯酸甲酯、51.8g苯乙烯、259g甲基丙烯酸羥乙酯、264.3g丙烯酸丁酯、36g甲基丙烯酸丁酯、25g丙烯酸混合物，與此平行，在5.5小時(shí)內(nèi)加入60.5g過氧化苯甲酰和80g乙二醇丁醚溶解均勻后混合物，隨后將混合物在105℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后冷卻至80℃，加入30.9g N,N-二甲基乙醇胺，攪拌30分鐘后，降溫至60℃，在1小時(shí)內(nèi)加入1200g去離子水，得到具有以下數(shù)據(jù)的水性丙烯酸樹脂：酸值23mgKOH/g；羥值65mgKOH/g；粘度2100mPa·s；pH值7.5；平均粒徑160nm；固含量40％。

實(shí)施例2

向裝有攪拌、冷凝和加熱裝置的反應(yīng)容器中預(yù)先裝入77g乙二醇丁醚和77g Solvesso 100，并且將該物料加熱至105℃，在該溫度下在5小時(shí)內(nèi)加入363.8g甲基丙烯酸甲酯、51.8g苯乙烯、259g甲基丙烯酸羥乙酯、264.3g丙烯酸丁酯、36g甲基丙烯酸丁酯、25g丙烯酸混合物，與此平行，在5.5小時(shí)內(nèi)加入60.5g過氧化苯甲酰和80g乙二醇丁醚溶解均勻后混合物，隨后將混合物在105℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后冷卻至80℃，加入30.9g N,N-二甲基乙醇胺，攪拌30分鐘后，降溫至60℃，在1小時(shí)內(nèi)加入1200g去離子水，得到具有以下數(shù)據(jù)的水性丙烯酸樹脂：酸值23mgKOH/g；羥值65mgKOH/g；粘度2700mPa·s；pH值7.5；平均粒徑210nm；固含量40％。

實(shí)施例3

向裝有攪拌、冷凝和加熱裝置的反應(yīng)容器中預(yù)先裝入77g乙二醇丁醚，并且將該物料加熱至105℃，在該溫度下在5小時(shí)內(nèi)加入363.8g甲基丙烯酸甲酯、51.8g苯乙烯、259g甲基丙烯酸羥乙酯、264.3g丙烯酸丁酯、36g甲基丙烯酸丁酯、25g丙烯酸混合物，與此平行，在5.5小時(shí)內(nèi)加入60.5g過氧化苯甲酰和80g乙二醇丁醚溶解均勻后混合物，隨后將混合物在105℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后冷卻至80℃，加入77g異丙醇，攪拌10分鐘，然后加入30.9g N,N-二甲基乙醇胺，攪拌30分鐘后，降溫至60℃，在1小時(shí)內(nèi)加入1200g去離子水，得到具有以下數(shù)據(jù)的水性丙烯酸樹脂：酸值23mgKOH/g；羥值65mgKOH/g；粘度3000mPa·s；pH值7.5；平均粒徑180nm；固含量40％。

實(shí)施例4

向裝有攪拌、冷凝和加熱裝置的反應(yīng)容器中預(yù)先裝入77g乙二醇丁醚，并且將該物料加熱至105℃，在該溫度下在5小時(shí)內(nèi)加入363.8g甲基丙烯酸甲酯、51.8g苯乙烯、259g甲基丙烯酸羥乙酯、264.3g丙烯酸丁酯、36g甲基丙烯酸丁酯、25g丙烯酸混合物，與此平行，在5.5小時(shí)內(nèi)加入60.5g二特戊基過氧化物和80g乙二醇丁醚溶解均勻后混合物，隨后將混合物在105℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后冷卻至80℃，加入77g異丙醇，攪拌10分鐘，然后加入30.9g N,N-二甲基乙醇胺，攪拌30分鐘后，降溫至60℃，在1小時(shí)內(nèi)加入1200g去離子水，得到具有以下數(shù)據(jù)的水性丙烯酸樹脂：酸值23mgKOH/g；羥值65mgKOH/g；粘度3600mPa·s；pH值7.5；平均粒徑190nm；固含量40％。

實(shí)施例5

向裝有攪拌、冷凝和加熱裝置的反應(yīng)容器中預(yù)先裝入77g乙二醇丁醚，并且將該物料加熱至105℃，在該溫度下在5小時(shí)內(nèi)加入363.8g甲基丙烯酸甲酯、51.8g苯乙烯、259g甲基丙烯酸羥乙酯、264.3g丙烯酸丁酯、36g甲基丙烯酸丁酯、25g丙烯酸混合物，與此平行，在5.5小時(shí)內(nèi)加入60.5g二叔丁基過氧化物和80g乙二醇丁醚溶解均勻后混合物，隨后將混合物在105℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后冷卻至80℃，加入77g異丙醇，攪拌10分鐘，然后加入30.9g N,N-二甲基乙醇胺，攪拌30分鐘后，降溫至60℃，在1小時(shí)內(nèi)加入1200g去離子水，得到具有以下數(shù)據(jù)的水性丙烯酸樹脂：酸值23mgKOH/g；羥值65mgKOH/g；粘度3200mPa·s；pH值7.5；平均粒徑180nm；固含量40％。

實(shí)施例6

向裝有攪拌、冷凝和加熱裝置的反應(yīng)容器中預(yù)先裝入77g乙二醇丁醚，并且將該物料加熱至105℃，在該溫度下在5小時(shí)內(nèi)加入301.4g甲基丙烯酸甲酯、51.8g苯乙烯、62.4g甲基丙烯酸異冰片酯、259g甲基丙烯酸羥乙酯、264.3g丙烯酸丁酯、36g甲基丙烯酸丁酯、25g丙烯酸混合物，與此平行，在5.5小時(shí)內(nèi)加入60.5g過氧化苯甲酰和80g乙二醇丁醚溶解均勻后混合物，隨后將混合物在105℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后冷卻至80℃，加入77g異丙醇，攪拌10分鐘，然后加入30.9g N,N-二甲基乙醇胺，攪拌30分鐘后，降溫至60℃，在1小時(shí)內(nèi)加入1200g去離子水，得到具有以下數(shù)據(jù)的水性丙烯酸樹脂：酸值23mgKOH/g；羥值65mgKOH/g；粘度2500mPa·s；pH值7.5；平均粒徑180nm；固含量40％。

實(shí)施例7

向裝有攪拌、冷凝和加熱裝置的反應(yīng)容器中預(yù)先裝入77g乙二醇丁醚，并且將該物料加熱至105℃，在該溫度下在5小時(shí)內(nèi)加入276.4g甲基丙烯酸甲酯、51.8g苯乙烯、62.4g甲基丙烯酸異冰片酯、259g甲基丙烯酸羥乙酯、264.3g丙烯酸丁酯、36g甲基丙烯酸丁酯、50g丙烯酸混合物，與此平行，在5.5小時(shí)內(nèi)加入60.5g過氧化苯甲酰和80g乙二醇丁醚溶解均勻后混合物，隨后將混合物在105℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后冷卻至80℃，加入77g異丙醇，攪拌10分鐘，然后加入30.9g N,N-二甲基乙醇胺，攪拌30分鐘后，降溫至60℃，在1小時(shí)內(nèi)加入1200g去離子水，得到具有以下數(shù)據(jù)的水性丙烯酸樹脂：酸值23mgKOH/g；羥值65mgKOH/g；粘度5400mPa·s；pH值7.5；平均粒徑120nm；固含量40％。

實(shí)施例8

向裝有攪拌、冷凝和加熱裝置的反應(yīng)容器中預(yù)先裝入77g乙二醇丁醚，并且將該物料加熱至105℃，在該溫度下在5小時(shí)內(nèi)加入301.4g甲基丙烯酸甲酯、39.8g苯乙烯、62.4g甲基丙烯酸異冰片酯、259g甲基丙烯酸羥乙酯、221.2g丙烯酸丁酯、43.1g叔碳酸縮水甘油酯、36g甲基丙烯酸丁酯、37g丙烯酸混合物，與此平行，在5.5小時(shí)內(nèi)加入60.5g過氧化苯甲酰和80g乙二醇丁醚溶解均勻后混合物，隨后將混合物在105℃下繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后冷卻至80℃，加入77g異丙醇，攪拌10分鐘，然后加入30.9g N,N-二甲基乙醇胺，攪拌30分鐘后，降溫至60℃，在1小時(shí)內(nèi)加入1200g去離子水，得到具有以下數(shù)據(jù)的水性丙烯酸樹脂：酸值23mgKOH/g；羥值65mgKOH/g；粘度1700mPa·s；pH值7.5；平均粒徑180nm；固含量40％。

應(yīng)用實(shí)施例：A-H

用于鋁型材表面裝飾的水性鋁粉漆，由包括實(shí)施例1～8所制備的水性丙烯酸樹脂等組成，具體組份及含量見表1。

表1水性鋁粉漆配方及性能指標(biāo)

表1中銀粉排列效果的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為：

5分：漆膜中銀粉排列規(guī)整、具有閃爍和金屬感、銀粉呈現(xiàn)銀白色而不發(fā)黑；

1分：漆膜中銀粉排列雜亂、無閃爍和金屬感、銀粉發(fā)黑。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。