一種用于金屬涂料環(huán)保水性樹脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于金屬涂料的水性樹脂及該樹脂的制備方法，特別是一種船 體、集裝箱、室外機(jī)器外殼用的采用自乳化為主，兼顧交聯(lián)、反應(yīng)型為輔的環(huán)保水性樹脂及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水性樹脂是以水代替有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)的新型樹脂體系。與水融合，形成溶 液，待水揮發(fā)后，形成樹脂模材料。水性樹脂包括三大類:水溶性高分子、高吸水樹脂和水性 涂料，是自70年代發(fā)展起來(lái)的高分子學(xué)科新領(lǐng)域。由于其具有一系列獨(dú)特的無(wú)可替代的功 能，隨著科研生產(chǎn)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品的工業(yè)化，現(xiàn)已形成一個(gè)獨(dú)立的行業(yè)，屬精細(xì)化工的范 疇。由于水性樹脂具有極其廣泛的用途，以極高附加值，多年來(lái)一直被列為化工行業(yè)發(fā)展的 重點(diǎn)。
[0003] 船體、集裝箱、室外機(jī)器等外殼用漆是應(yīng)用于處于外部環(huán)境中的金屬設(shè)備或部件 的外表涂層，因事故損傷、外部環(huán)境侵蝕或使用多年老化（如涂層開裂、變色、失光、粉化 等），需要針對(duì)各種復(fù)雜情況進(jìn)行修補(bǔ)或重新涂裝，俗稱補(bǔ)漆。具體講，它與一般工廠的涂裝 生產(chǎn)線不同，無(wú)單一的作業(yè)，被涂的車型、形狀、顏色都各不相同，多數(shù)不能按規(guī)定的工序順 序進(jìn)行作業(yè)，而且烘烤溫度最高不能超過(guò)60攝氏度，否則會(huì)破壞塑料等附件，因此，對(duì)船體、 集裝箱、室外機(jī)器等外殼用修補(bǔ)漆的性能要求是很高的。此些設(shè)備或部件的原漆要求漆膜 有較好的光澤、快干、良好的耐水性、耐溶劑性和耐老化性。修補(bǔ)漆除了要達(dá)到這些性能以 外，還必須能夠低溫固化，然而現(xiàn)有用于船體、集裝箱、室外機(jī)器等的修補(bǔ)漆的水性樹脂多 不能平衡各方面的性能要求，且現(xiàn)有水性樹脂多使用了揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)作為溶劑， 因此對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于金屬涂料環(huán)保水性樹脂及其制 備方法，解決了現(xiàn)有用于船體、集裝箱、室外機(jī)器等的修補(bǔ)漆技術(shù)中的水性樹脂高VOC揮發(fā) 的缺陷，并提高了其耐汽油、耐高溫、耐溫變等性能，具有超強(qiáng)的漆膜柔韌性。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種用于金屬涂料環(huán)保水性樹脂，其原料主要包括如下重量份的組分：
[0007] 環(huán)碳酸酯10~15份，聚氨酯丙烯酸酯樹脂30~40份，聚甲基丙烯酸甲酯5~8份，苯 乙烯15~20份，丙烯酸20~25份，丙烯酸丁酯5~10份，丙烯酸羥乙酯15~20份，二元胺基化 合物15~20份，N-甲基二乙醇胺20~30份，氟烷基丙烯酸酯20~25份，聚乙二醇20~25份， 過(guò)硫酸銨5~10份，過(guò)氧化異丙苯15~20份。
[0008] 優(yōu)選的，所述二元胺基化合物為乙二胺、丁二胺、環(huán)己二胺中的一種。
[0009] 優(yōu)選的，一種用于金屬涂料環(huán)保水性樹脂，其原料主要包括如下重量份的組分：
[0010] 環(huán)碳酸酯15份，聚氨酯丙烯酸酯樹脂35份，聚甲基丙烯酸甲酯6份，乙二胺20份，丙 烯酸20份，丙烯酸丁酯8份，丙烯酸羥乙酯15份，N-甲基二乙醇胺25份，苯乙烯15份，氟烷基 丙烯酸酯25份，聚乙二醇22份，過(guò)硫酸銨8份，過(guò)氧化異丙苯18份。
[0011] -種上述用于金屬涂料環(huán)保水性樹脂的制備方法，包括按順序進(jìn)行的如下步驟：
[0012] 步驟一:將相應(yīng)量的環(huán)碳酸酯、聚氨酯丙烯酸酯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯加入燒瓶 中混合均勻，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下機(jī)械攪拌，同時(shí)升溫至80°C，攪拌5~10分鐘后滴加相應(yīng)重量份 的丙烯酸，關(guān)鍵的，滴加完畢后保溫，保溫期間將苯乙烯、丙烯酸丁酯及丙烯酸羥乙酯混合 在一起并攪拌均勻，保溫20分鐘后將乙烯、丙烯酸丁酯及丙烯酸羥乙酯的混合體一次性加 入，升溫至90°C，攪拌狀態(tài)下繼續(xù)保溫反應(yīng)4小時(shí)；
[0013] 步驟二:降溫至40°C，加入相應(yīng)重量份的二元胺基化合物，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)；
[0014]步驟三:將N-甲基二乙醇胺與去離子水按重量比為1:5的比例混溶，然后在800rpm 攪拌速度下加入到步驟二的反應(yīng)體系中，40°C下繼續(xù)保溫3小時(shí)，得到預(yù)乳化液A;
[0015] 步驟四：將相應(yīng)重量份的氟烷基丙烯酸酯加入到預(yù)乳化液A中高速分散1小時(shí)，升 溫至80°C，加入相應(yīng)重量份的聚乙二醇，同時(shí)滴加過(guò)硫酸銨，滴加完畢后保溫半小時(shí)，繼續(xù) 滴加過(guò)氧化異丙苯，滴加完畢后保溫反應(yīng)1小時(shí)，然后冷卻，過(guò)濾出料，即得所述用于金屬涂 料環(huán)保水性樹脂。
[0016] 優(yōu)選的，所述步驟三中N-甲基二乙醇胺與去離子水的混溶液的加入方式為：先快 速一次性加入一半量，另一半采用滴加方式加入。
[0017] 優(yōu)選的，步驟四中過(guò)硫酸銨的滴加速度大于過(guò)氧化異丙苯的滴加速度。
[0018] 本發(fā)明的積極效果:本發(fā)明與傳統(tǒng)金屬涂料用的水性樹脂相比，不含有異氰酸酯 等有害物質(zhì)，其VOC的揮發(fā)量極低，產(chǎn)品配方綠色環(huán)保。為制備對(duì)環(huán)境友好的用于船體、集裝 箱、室外機(jī)器等修補(bǔ)漆的環(huán)保水性樹脂，本發(fā)明以環(huán)碳酸酯、聚氨酯丙烯酸酯樹脂、N-甲基 二乙醇胺(N-MDEA)、苯乙烯、二元胺基化合物和丙烯酸羥乙酯、氟烷基丙烯酸酯等為主要原 料，集滲透型，轉(zhuǎn)化型，穩(wěn)定型三者為一體的獨(dú)特配方和工藝，采取了滲透轉(zhuǎn)化機(jī)理為主導(dǎo)， 兼顧穩(wěn)定惰性屏蔽化為輔的配方方案，其卓越的物理性能比傳統(tǒng)的水性樹脂有了很大提 高。本發(fā)明制備的水性樹脂具有很好的保光保色性，基于本發(fā)明所述水性樹脂的漆膜硬度 較高，干燥快，耐水耐熱性好，可滿足船體、集裝箱、室外機(jī)器等表面涂裝的要求。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例1提供一種用于金屬涂料環(huán)保水性樹脂，其原料主要包括如下 重量份的組分：
[0022]環(huán)碳酸酯10份，聚氨酯丙烯酸酯樹脂30份，聚甲基丙烯酸甲酯5份，苯乙烯15份，丙 烯酸20份，丙烯酸丁酯5份，丙烯酸羥乙酯15份，二元胺基化合物15份，N-甲基二乙醇胺20 份，氟烷基丙烯酸酯20份，聚乙二醇20份，過(guò)硫酸銨5份，過(guò)氧化異丙苯15份。
[0023]所述二元胺基化合物為乙二胺、丁二胺、環(huán)己二胺中的一種。
[0024] 上述用于金屬涂料環(huán)保水性樹脂的制備方法，包括按順序進(jìn)行的如下步驟：
[0025] 步驟一:將相應(yīng)量的環(huán)碳酸酯、聚氨酯丙烯酸酯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯加入燒瓶 中混合均勻，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下機(jī)械攪拌，同時(shí)升溫至80°C，攪拌5~10分鐘后滴加相應(yīng)重量份 的丙烯酸，關(guān)鍵的，滴加完畢后保溫，保溫期間將苯乙烯、丙烯酸丁酯及丙烯酸羥乙酯混合 在一起并攪拌均勻，保溫20分鐘后將乙烯、丙烯酸丁酯及丙烯酸羥乙酯的混合體一次性加 入，升溫至90°C，攪拌狀態(tài)下繼續(xù)保溫反應(yīng)4小時(shí)；
[0026]步驟二:降溫至40°C，加入相應(yīng)重量份的二元胺基化合物，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)；
[0027]步驟三:將N-甲基二乙醇胺與去離子水按重量比為1:5的比例混溶，然后在SOOrpm 攪拌速度下加入到步驟二的反應(yīng)體系中，40°C下繼續(xù)保溫3小時(shí)，得到預(yù)乳化液A;