本發(fā)明屬于化工、材料及環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種水性羥基丙烯酸分散體及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著國(guó)家對(duì)涂料征收消費(fèi)稅的法規(guī)正式頒布，國(guó)內(nèi)各大涂料廠商都在積極開展水性涂料的研發(fā)。而水性樹脂作為成膜物質(zhì)，其水性化從源頭上制止VOC排放，而羥基丙烯酸水分散體由于其VOC含量低，樹脂酸值比水溶性樹脂低，基本性能與溶劑型丙烯酸樹脂比較接近，所以近年來得到了較快的發(fā)展。隨著工業(yè)的發(fā)展，用于金屬保護(hù)及裝飾的工業(yè)漆市場(chǎng)也隨之發(fā)展與壯大。烤漆作為一種常見的工業(yè)用漆，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車、機(jī)械制造、五金和機(jī)電等行業(yè)，涂膜堅(jiān)硬、光亮、附著力強(qiáng)，對(duì)金屬具有很好的保護(hù)性和裝飾性。在汽車、儀器儀表、電動(dòng)車及某些機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過程中，不可缺少的要用到烤漆來對(duì)金屬工件進(jìn)行保護(hù)。由于環(huán)境保護(hù)的重視、資源的有效利用與節(jié)約、人民生活水平的提高、法規(guī)的嚴(yán)格與完善，使涂料向粉末涂料、高固體涂料、水性涂料方向發(fā)展。水性涂料以水作為主要分散介質(zhì)，與溶劑型涂料相比，水性涂料大大降低了有機(jī)溶劑的用量，施工安全，不可燃，低毒性，低異味，與粉末涂料相比較，施工優(yōu)異，薄涂簡(jiǎn)單，水性金屬烤漆更能夠適應(yīng)制造業(yè)常用的金屬涂料配方的要求。目前，應(yīng)用于電動(dòng)車等行業(yè)的水性烤漆樹脂主要有丙烯酸與聚酯樹脂，而電動(dòng)車第一道涂層為電泳漆，其與面漆附著力較差，且水性丙烯酸樹脂光澤及豐滿度較低，因此本發(fā)明，從分子結(jié)構(gòu)上引入環(huán)氧基團(tuán)提高其與電泳漆的結(jié)合力，同時(shí)用聚酯改性，提高其豐滿度，得到優(yōu)異的用于電動(dòng)車的改性丙烯酸分散體。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種改性水性羥基丙烯酸分散體及其制備方法，所述改性水性羥基丙烯酸分散體應(yīng)用在電動(dòng)車領(lǐng)域，其樹脂結(jié)構(gòu)是在丙烯酸樹脂的基礎(chǔ)上，接枝環(huán)氧基團(tuán)，提高其與電泳的結(jié)合力，同時(shí)用端羥基飽和聚酯與丙烯酸末端羧基交聯(lián)改性，從而提高水性漆膜的飽滿度，然后中和劑進(jìn)行中和，滴加水乳化形成分散體。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種水性羥基丙烯酸分散體，將丙二醇丁醚和環(huán)氧樹脂加入反應(yīng)器中，通入氮?dú)?，攪拌并加熱?30-137℃，開始滴加含有羧基的單體Ⅰ，其他單體，含有羥基的單體和引發(fā)劑Ⅰ的混合溶液，均勻滴加并保持反應(yīng)溫度130-140℃和攪拌速度300-400r/min，在3.5h內(nèi)滴加完，然后保溫40min，再滴加含有羧基的單體Ⅱ和引發(fā)劑Ⅱ，40min內(nèi)滴加完，最后迅速加入引發(fā)劑Ⅲ，保溫2h后，再滴加端羥基聚酯，反應(yīng)溫度為140-200℃，反應(yīng)時(shí)間為1.5-2h；然后降溫至75℃，加入中和劑，攪拌均勻后，緩慢加入去離子水乳化，過濾出料，既得到水性羥基丙烯酸分散體；所述其他單體為：丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，甲基丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸叔丁酯，甲基丙烯酸苯甲酯，丙烯腈，中的一種或兩種及以上組成；含有羧基的單體由含有羧基的單體Ⅰ和含有羧基的單體Ⅱ組成；所述含有羧基的單體Ⅰ占含有羧基的單體重量份數(shù)的1/2-3/4；將含有羧基的單體分成兩份，即：含有羧基的單體Ⅰ和含有羧基的單體Ⅱ，分批次加入可使的參與反應(yīng)的各物料之間反應(yīng)更充分，效果最優(yōu)。引發(fā)劑由引發(fā)劑Ⅰ、引發(fā)劑Ⅱ和引發(fā)劑Ⅲ組成，其中引發(fā)劑Ⅰ、引發(fā)劑Ⅱ和引發(fā)劑Ⅲ重量份數(shù)之比為8:1.5:1；將引發(fā)劑分成三份，即：引發(fā)劑Ⅰ、引發(fā)劑Ⅱ和引發(fā)劑Ⅲ，依次添加，可使引發(fā)劑的效果達(dá)到最優(yōu)，物料的利用率最高。上述各組分原料的重量份數(shù)如下：去離子水，120-150份；含有羥基的單體，8-15份；環(huán)氧樹脂，5-20份；含有羧基的單體，10-15份；其他單體，20-40份；引發(fā)劑，0.8-2份；端羥基聚酯，1-6份；中和劑，3-8份；丙二醇丁醚，20-30份。所述含有羥基的單體為：甲基丙烯酸羥乙酯，甲基丙烯酸羥丙酯，丙烯酸羥乙酯，丙烯酸羥丙酯，甲基丙烯酸羥異丁酯中的一種或兩種按任意比例混合而成。所述環(huán)氧樹脂為：叔碳酸縮水甘油酯，雙酚A型環(huán)氧樹脂或雙酚F型環(huán)氧樹脂。所述含有羧基的單體為：丙烯酸，甲基丙烯酸，馬來酸，龍膽酸中的一種或兩種按任意比例混合而成。所述引發(fā)劑為：過氧化二苯甲酰、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化氫異丙苯或過氧化二異丙苯。所述中和劑為：三乙胺、二甲基乙醇胺、氨水或三丙胺。所述端羥基聚酯為端羥基飽和聚酯。所述得到的水性羥基丙烯酸分散體，其固含量在40-55％，酸值在20-30mgKOH/g，羥值在：82mgKOH/g。一種制備所述的水性羥基丙烯酸分散體的方法，將丙二醇丁醚和環(huán)氧樹脂加入反應(yīng)器中，通入氮?dú)?，攪拌并加熱?30-137℃，開始滴加含有羧基的單體Ⅰ，其他單體，含有羥基的單體和引發(fā)劑Ⅰ的混合溶液，均勻滴加并保持反應(yīng)溫度130-140℃和攪拌速度300-400r/min，在3.5h內(nèi)滴加完，然后保溫40min，再滴加含有羧基的單體Ⅱ和引發(fā)劑Ⅱ，40min內(nèi)滴加完，最后迅速加入引發(fā)劑Ⅲ，保溫2h后，再滴加端羥基聚酯，反應(yīng)溫度為140-200℃，反應(yīng)時(shí)間為1.5-2h；然后降溫至75℃，加入中和劑，攪拌均勻后，緩慢加入去離子水乳化，過濾出料，既得到水性羥基丙烯酸分散體；所述其他單體為：丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸叔丁酯，甲基丙烯酸苯甲酯，丙烯腈，苯乙烯中的一種或兩種及以上組成；含有羧基的單體由含有羧基的單體Ⅰ和含有羧基的單體Ⅱ組成；所述含有羧基的單體Ⅰ占含有羧基的單體重量份數(shù)的1/2-3/4；引發(fā)劑由引發(fā)劑Ⅰ、引發(fā)劑Ⅱ和引發(fā)劑Ⅲ組成，其中引發(fā)劑Ⅰ、引發(fā)劑Ⅱ和引發(fā)劑Ⅲ重量份數(shù)之比為8:1.5:1。本發(fā)明制備水性羥基丙烯酸分散體化學(xué)原理：步驟1)首先環(huán)氧樹脂先與羥基單體作用，形成含有環(huán)氧基的羥基單體，然后含有環(huán)氧基的羥基單體與其他單體進(jìn)行自由基共聚形成含有環(huán)氧基的長(zhǎng)鏈自由基；步驟2)在含有環(huán)氧的長(zhǎng)鏈自由基中，逐漸滴加羧基單體，使其形成端羧基的丙烯酸共聚物；步驟3)端羧基的丙烯酸共聚物再與端羥基聚酯作用，合成含有環(huán)氧基的丙烯酸改性聚酯樹脂；步驟4)含有環(huán)氧基的丙烯酸改性聚酯中加入中和劑，逐漸添加去離子水，形成一種改性水性羥基丙烯酸分散體。本發(fā)明有益效果：本發(fā)明中的水性羥基丙烯酸分散體應(yīng)用在電動(dòng)車領(lǐng)域，其樹脂結(jié)構(gòu)是在丙烯酸樹脂的基礎(chǔ)上，接枝環(huán)氧基團(tuán)，提高其與電泳的結(jié)合力，同時(shí)用端羥基飽和聚酯與丙烯酸末端羧基交聯(lián)改性，從而提高水性漆膜的飽滿度，然后中和劑進(jìn)行中和，滴加水乳化形成分散體。所合成的水性羥基丙烯酸分散體與氨基樹脂搭配，高溫固化交聯(lián)，應(yīng)用在電動(dòng)車領(lǐng)域，不僅對(duì)電泳漆附著力良好，且涂膜飽滿，耐候性佳。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施所做的解釋和說明，并不限制本發(fā)明要保護(hù)的范圍。實(shí)施例1將60g丙二醇丁醚和41g叔碳酸縮水甘油酯加入裝備有攪拌裝置，球形冷凝管，恒溫電熱爐，滴加裝置的四口燒瓶中，通入氮?dú)?，攪拌并加熱?35℃，開始滴加丙烯酸13.8g，甲基丙烯酸甲酯44g，苯乙烯43g，丙烯酸丁酯18g，甲基丙烯酸羥乙酯13.6g和0.8g引發(fā)劑的混合溶液，均勻滴加并保持反應(yīng)溫度135℃和攪拌速度360r/min，在3.5h內(nèi)滴加完。然后保溫40min，再滴加5.55g丙烯酸和0.15g引發(fā)劑，40min內(nèi)滴加完，最后迅速加入剩余的0.1g引發(fā)劑，保溫2h后，再滴加6.12g端羥基聚酯，180℃反應(yīng)至酸值合格，降溫至75℃，加入6.3g二甲基乙醇胺，攪拌均勻后，緩慢加入293.7g去離子水乳化，過濾出料，得到乳白色水性羥基丙烯酸分散體。經(jīng)測(cè)試該實(shí)施例1的各項(xiàng)參數(shù)見表1。表1外觀狀態(tài)乳白色固含51％酸值(固含量)25mgKOH/g羥值120粘度1700mPa·spH7.8平均粒徑113nm玻璃化溫度43℃數(shù)均分子量Mn＝4378實(shí)施例2將61g丙二醇丁醚和31g叔碳酸縮水甘油酯加入裝備有攪拌裝置，球形冷凝管，恒溫電熱爐，滴加裝置的四口燒瓶中，通入氮?dú)?，攪拌并加熱?32℃，開始滴加丙烯酸13.8g，甲基丙烯酸甲酯44g，苯乙烯40g，丙烯酸丁酯18g，甲基丙烯酸羥乙酯13.6g和0.8g引發(fā)劑的混合溶液，均勻滴加并保持反應(yīng)溫度138℃和攪拌速度350r/min，在3.5h內(nèi)滴加完。然后保溫40min，再滴加5.55g丙烯酸和0.15g引發(fā)劑，40min內(nèi)滴加完，最后迅速加入剩余的0.1g引發(fā)劑，保溫2h后，降溫至75℃，加入6.3g二甲基乙醇胺，攪拌均勻后，緩慢加入293.7g去離子水乳化，過濾出料，得到乳白色水性羥基丙烯酸分散體。經(jīng)測(cè)試該實(shí)施例1的各項(xiàng)參數(shù)見表2。表2外觀狀態(tài)乳白色固含49％酸值(固含量)21mgKOH/g羥值108粘度2600mPa·spH7.6平均粒徑105nm玻璃化溫度38℃數(shù)均分子量Mn＝4137涂層性能案例：本實(shí)施例旨在通過制得的環(huán)氧改性的水性羥基丙烯酸酯二級(jí)分散體為基料，與氨基樹脂、封閉異氰酸酯作用，制備水性烤漆涂料的效果，涂料配方如表3所示。表3表4上述水性水性烤漆的性能指標(biāo)當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3