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CN107474179B - 一种可构建双模网络的羟基丙烯酸树脂水分散体及其制备方法 - Google Patents

一种可构建双模网络的羟基丙烯酸树脂水分散体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可构建双模网络的羟基丙烯酸树脂水分散体及其制备方法，涉及精细化工领域，该羟基丙烯酸树脂水分散体制备时采用的羟基功能单体包括至少一种长链羟基功能单体、至少一种短链羟基功能单体，羟基丙烯酸树脂水分散体上具有与氨基树脂、异氰酸酯活性成分相反应的官能团。本发明提供的羟基丙烯酸树脂水分散体制备过程中共聚单体采用了两种或多种具有可反应基团的长、短分子链的功能单体；制备的羟基丙烯酸树脂水分散体可与氨基树脂、异氰酸酯等活性组分形成具有长、短分子链的拓扑双模交联网络，能够在赋予涂膜优异硬度同时、赋予涂膜良好的韧性，并使涂膜具有优秀的光泽。

Description

一种可构建双模网络的羟基丙烯酸树脂水分散体及其制备 方法
技术领域
本发明涉及领域精细化工领域，具体涉及一种可构建双模网络的羟基丙烯酸树脂水分散体及其制备方法。
背景技术
目前金属与玻璃涂料选用的水性树脂有：醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂等。醇酸树脂成膜物具有优良的柔韧性，价格便宜，但其耐候性、耐水耐醇性能相对较差；聚酯树脂漆膜具有良好的硬度和韧性，但漆膜收缩率大、耐化学介质性和耐水性较差；环氧树脂成膜物力学性能好、附着力优异，但耐冲击性能、韧性和耐候性差，易黄变，而且采用双组分工艺施工不方便；羟基丙烯酸树脂成膜物机械性能、硬度、耐候性好、树脂价格适中，而且性能易于调节，与氨基固化树脂或异氰酸酯配合使用时，涂膜可获得优秀的耐水、耐醇性能和良好的丰满度等，因此从产品性能、成本以及应用施工的便利性考虑，羟基丙烯酸树脂成为金属以及玻璃用水性涂料的首选基础树脂。
根据制备工艺，水性羟基丙烯酸树脂分水溶型、水乳型及水分散型，具体如下：
1)由于水溶型、水乳型(CN1557892A，CN1583917A，CN1162964，CN1230971)较多的亲水基团和表面活性剂的使用，其耐水耐醇很难满足要求；
2)采用二次分散工艺制备的水分散型羟基丙烯酸树脂水分散体，完全消除了普通乳液聚合方法中表面活性剂的使用，亲水性单体更少，具有更好的耐水、耐醇和耐酸碱腐蚀性能，刚好克服了水溶型、水乳型耐水耐醇很难满足要求的缺陷，如CN101457005A就采用二次分散工艺制备了一种羟基丙烯酸树脂水分散体，但在涂膜鲜映性、耐盐雾性、硬度、柔韧性等方面仍不能完全满足应用要求。
发明内容
本发明提供一种可构建双模网络的羟基丙烯酸树脂水分散体及其制备方法，以解决上述羟基丙烯酸树脂难以兼顾耐水耐醇、涂膜鲜映性、耐盐雾性、硬度以及柔韧性性能好的技术问题。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
一种可构建双模网络的羟基丙烯酸树脂水分散体，该羟基丙烯酸树脂水分散体制备时采用的羟基功能单体包括至少一种长链羟基功能单体、至少一种短链羟基功能单体，羟基丙烯酸树脂水分散体上具有与氨基树脂、异氰酸酯活性成分相反应的官能团。
作为优选地，制备时原料的各组分以及相应的质量百分比为：
A：丙烯酸酯单体和/或甲基丙烯酸酯单体20-30％
B：长链羟基功能单体 2-8％
C：短链羟基功能单体 2-8％
D：乙烯基单体 0-10％
E：丙烯酸或甲基丙烯酸 1-4％
F：引发剂 0.1-2％
G：分子量调节剂 0.1-2％
H：溶剂 3-8％
I：胺中和剂 1-4％
J：水 40-50％。
作为优选地，所述长链羟基功能单体为聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯以及聚1,2-丙二醇单甲基丙烯酸酯的一种或多种。
作为优选地，所述短链羟基功能单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙三醇-(2-叔碳酸-3-丙烯酸)酯、丙三醇-(2-叔碳酸-3-甲基丙烯酸)酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯的一种或多种。
作为优选地，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异辛酯以及丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种，所述甲基丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异辛酯以及甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。
作为优选地，所述乙烯基单体为苯乙烯、叔碳酸乙烯酯以及丙烯腈的一种或多种。
作为优选地，所述溶剂为100#溶剂油、200#溶剂油、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、甲基异丁基酮、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚以及二丙二醇丁醚的一种或多种。
作为优选地，所述引发剂为偶氮类、有机过氧类热引发剂的一种或多种，更优选地，可为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化乙酸叔丁酯、二特戊基过氧化物、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯的一种或多种。
作为优选地，所述胺中和剂为氨水、二乙胺、三乙胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、二异丙醇胺以及三羟甲基甲胺的一种或多种。
一种可构建双模网络的羟基丙烯酸树脂水分散体的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)在反应器中预先加入溶剂以及引发剂质量的10-40％，升温到70-125℃；然后滴加混合单体、引发剂、分子量调节剂，在2-4小时内滴加完毕，然后补加少量引发剂，保温反应1-4小时；
(2)将树脂降温至60-75℃，加入胺中和剂，搅拌分散0.5-2小时；
(3)搅拌条件下滴加去离子水，通过聚合物的自乳化效应即可得到羟基丙烯酸树脂水分散体。
本发明分子量调节剂为脂肪族硫醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、十八烷基硫醇、苯乙烯二聚体、异丙醇、巯基乙醇、巯基丙醇、巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丙酸异辛酯以及二硫酯的一种或多种。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的羟基丙烯酸树脂水分散体制备过程中共聚单体采用了两种或多种具有可反应基团的长、短分子链的功能单体；制备的羟基丙烯酸树脂水分散体可与氨基树脂、异氰酸酯等活性组分形成具有长、短分子链的拓扑双模交联网络，能够在赋予涂膜优异硬度同时、赋予涂膜良好的韧性，并使涂膜具有优秀的光泽。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
实施例1
羟基丙烯酸树脂水分散体合成配方如表1。
表1
Figure BDA0001388325340000031
Figure BDA0001388325340000041
制备方法如下：反应器中预先加入乙二醇丁醚，并加入引发剂总量10％的过氧化苯甲酸叔丁酯，升温到设定反应温度120℃，然后滴加混合单体、总量85％的引发剂、分子量调节剂，在3小时内滴加完毕，然后补加入剩下5％的引发剂，保温3小时。将树脂降温至60℃，加入胺中和剂N,N-二甲基乙醇胺，搅拌分散2小时。
搅拌条件下滴加去离子水，通过聚合物的自乳化效应得到羟基丙烯酸树脂水分散体。
羟基丙烯酸树脂水分散体与cymel-325氨基树脂按6:1比例配制涂料，在金属底材上，涂膜划格法附着力为0级，涂膜硬度为2H，抗冲击强度50kg·cm通过，柔韧性测定曲率半径1mm通过不开裂、不脱落。
实施例2
羟基丙烯酸树脂水分散体合成配方如表2。
表2
Figure BDA0001388325340000042
制备方法如下：反应器中预先加入丙二醇甲醚，并加入引发剂10％的过氧化苯甲酰BPO，升温到设定反应温度80℃，然后滴加混合单体、引发剂85％的量、以及分子量调节剂十二硫醇，在3小时内滴加完毕，然后补加入剩下5％的引发剂，保温3小时。将树脂降温至60℃，加入胺中和剂N,N-二甲基乙醇胺，搅拌分散2小时。
搅拌条件下滴加去离子水，通过聚合物的自乳化效应得到羟基丙烯酸树脂水分散体。
羟基丙烯酸树脂水分散体与美螺丝-25氨基树脂按6:1比例配制涂料，在金属底材上，涂膜划格法附着力为0级，涂膜硬度为1H，抗冲击强度50kg·cm通过，柔韧性测定曲率半径1mm通过不开裂、不脱落。
实施例3
羟基丙烯酸树脂水分散体合成配方如表3。
表3
Figure BDA0001388325340000051
制备方法如下：反应器中预先加入乙二醇丁醚，并加入引发剂总量10％的过氧化苯甲酸叔丁酯，升温到设定反应温度120℃，然后滴加混合单体、总量85％的引发剂、分子量调节剂，在3小时内滴加完毕，然后补加入剩下5％的引发剂，保温3小时。将树脂降温至60℃，加入胺中和剂N,N-二甲基乙醇胺，搅拌分散2小时。
搅拌条件下滴加去离子水，通过聚合物的自乳化效应得到羟基丙烯酸树脂水分散体。
羟基丙烯酸树脂水分散体与cymel-325氨基树脂按4:1比例配制涂料，在玻璃底材上附着力1级，涂膜硬度为2H，20°角光泽度为96Gu。

Claims (4)

1.一种可构建双模网络的羟基丙烯酸树脂水分散体，其特征在于，该羟基丙烯酸树脂水分散体制备时采用的羟基功能单体包括至少一种长链羟基功能单体、至少一种短链羟基功能单体，羟基丙烯酸树脂水分散体上具有与氨基树脂、异氰酸酯活性成分相反应的官能团；
制备时原料的各组分以及相应的质量百分比为：
A：丙烯酸酯单体和/或甲基丙烯酸酯单体20-30％
B：长链羟基功能单体2-8％
C：短链羟基功能单体2-8％
D：乙烯基单体0-10％
E：丙烯酸或甲基丙烯酸1-4％
F：引发剂0.1-2％
G：分子量调节剂0.1-2％
H：溶剂3-8％
I：胺中和剂1-4％
J：水40-50％；
所述胺中和剂为氨水、二乙胺、三乙胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、二异丙醇胺以及三羟甲基甲胺的一种或多种；
所述长链羟基功能单体为聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯以及聚1,2-丙二醇单甲基丙烯酸酯的一种或多种；
所述短链羟基功能单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯的一种或多种；
所述丙烯酸酯单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异冰片酯中的一种或多种，所述甲基丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异辛酯以及甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种；
所述乙烯基单体为苯乙烯。
2.如权利要求1所述的一种可构建双模网络的羟基丙烯酸树脂水分散体，其特征在于，所述溶剂为100#溶剂油、200#溶剂油、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、甲基异丁基酮、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚以及二丙二醇丁醚的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种可构建双模网络的羟基丙烯酸树脂水分散体，其特征在于，所述引发剂为偶氮类、有机过氧类热引发剂的一种或多种。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述的一种可构建双模网络的羟基丙烯酸树脂水分散体的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
(1)在反应器中预先加入溶剂以及引发剂质量的10-40％，升温到70-125℃；然后滴加混合单体、引发剂、分子量调节剂，在2-4小时内滴加完毕，然后补加少量引发剂，保温反应1-4小时；
(2)将树脂降温至60-75℃，加入胺中和剂，搅拌分散0.5-2小时；
(3)搅拌条件下滴加去离子水，通过聚合物的自乳化效应即可得到羟基丙烯酸树脂水分散体。
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