专利名称：三烯丙基异氰脲酸酯改性水性羟基丙烯酸树脂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及化学工业领域中的有机合成和涂料行业，具体地说，涉及一种适用于制备水性涂料的三烯丙基异氰酸酯改性水性羟基丙烯酸树脂及其制备方法。
背景技术：
随着社会的进步，人们生活水平的日益提高，绿色环保越来越受到人们的重视，成为当今各行各业的发展趋势，国家也出台了许多政策法规对有毒有害物质的排放加以严格控制，涂料行业也不例外，其结果是，涂料市场上对水性涂料的需求逐渐增加。水性丙烯酸树脂涂料的研制和应用始于20世纪50年代，到70年代初得到了迅速发展。发展水性丙烯酸酯涂料能在保证丙烯酸涂料的各种特有性能的条件下，将大部分有机挥发溶剂代之以水，减少挥发性溶剂的使用，从而达到大幅度降低大气污染的目的。亲水性溶剂与水的混合物其闪点比溶剂本身的闪点要高很多，溶剂与水的混合物一般在达到闪点时不继续延燃而很快自熄，从而提高了安全性。因而与传统的溶剂型涂料相比，水性涂料具有使用安全，价格低，节省资源和能源，减少环境污染和公害等优点，成为当前涂料工业的主要发展方向。 水性丙烯酸树脂具有优良的耐候性、耐酸碱性、耐玷污性等性能，已成为一种重要的涂料品种。近年来水性丙烯酸树脂的开发、应用日益引起人们的重视，在工业涂料、民用涂料领域的应用正在不断拓展。
发明内容
本发明不仅旨在解决一般的水性羟基丙烯酸树脂耐水性较差的问题，还进一步克服了在酸值相同时，用一步法滴加丙烯酸单体制备的树脂所存在的贮存稳定性差的不足之处。本发明是这样实现的，它是一种三烯丙基异氰脲酸酯改性的水性羟基丙烯酸树脂，它的原料组分包括丙烯酸类单体、苯乙烯类单体、烯丙基单体、活性溶剂、引发剂、助溶剂和中和剂，其特征是，所述的丙烯酸类单体是丙烯酸单体和丙烯酸衍生物单体的混合物； 所述的烯丙基单体是三烯丙基异氰脲酸酯；所述的活性溶剂为叔碳酸衍生物活性溶剂；所述的引发剂是过氧化物类引发剂；所述的助溶剂是醇醚类溶剂和汽油溶剂的混合物；所述的中和剂是胺类中和剂，以质量份计，各原料组分的配比如下原料组分质量份
丙烯酸单体20 ‘ 70
苯乙烯类单体15 ‘ 35
烯丙基单体1 ‘3 ；
活性溶剂10 ‘ 50
引发剂1 ‘5 ；
助溶剂10 ‘ 30
中和剂1 10。这里所述的丙烯酸类单体是丙烯酸单体和丙烯酸衍生物单体的混合物，丙烯酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或两种；丙烯酸衍生物单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种的混合物。也就是说，在丙烯酸类原料中除了选择聚合活性较高的丙烯酸类单体外，还包括了含羟基的丙烯酸衍生物，这样可以使得到的羟基丙烯酸分散体有较好的亲水性及稳定性。本发明在合成的原料中还选用了苯乙烯类单体，这是由于苯乙烯类单体在树脂涂料成膜后具有优异的干性、硬度、光泽、丰满度、化学抗性及耐水性。适用的苯乙烯类单体选自间-甲基苯乙烯、对-甲基苯乙烯、苯乙烯中的一种或它们的混合物。本发明中选用的活性溶剂为叔碳酸衍生物，可以选自叔碳酸缩水甘油酯、叔碳酸乙烯酯中的一种或它们的混合物。其中尤以叔碳酸缩水甘油酯为佳。叔碳酸基团的作用是提供低粘度和良好的颜料润湿性、与非极性溶剂的混容性、良好的耐UV性、优异的耐化学性、高度憎水性及交联空间位阻保护；而羟基基团能提供交联、层间附着以及与极性涂料的混容性。在本发明树脂中引入叔碳酸缩水甘油酯(壳牌公司，Cardura E-IOp)可提供一些优异的性能，如高的溶剂混溶性和低粘度，同时提高耐酸性和室外耐侯性。按照本发明，树脂聚合过程的引发采用的是过氧化物引发剂，适用的过氧化物选自过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二叔戊基中的一种或它们的混合物。对于本反应体系，选用是高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯尤为适宜。本合成反应中使用的助溶剂为醇醚类溶剂和汽油溶剂的混合物，醇醚类溶剂可选自乙二醇丁醚、丙二醇丁醚中的一种或它们的混合物，汽油溶剂可选自S-100、S-200中的一种或它们的混合物。一个较佳的方案是选用将乙二醇丁醚和S-100溶剂复配，当两种溶剂配比为1 1，且占总固体质量的15 18%时为最佳，这时合成得到的树脂粘度适中，乳化以后树脂的稳定性好。本发明与现有技术相比，一个重要特征在于本发明在丙烯酸单体聚合过程中引入了烯丙基单体，其中尤以三烯丙基异氰脲酸酯(Triallyl isocyanurate，简称TAIC)为
佳。其结构如下
权利要求
1. 一种三烯丙基异氰脲酸酯改性的水性羟基丙烯酸树脂，它的原料组分包括丙烯酸类单体、苯乙烯类单体、烯丙基单体、活性溶剂、引发剂、助溶剂和中和剂，其特征是，所述的丙烯酸类单体是丙烯酸单体和丙烯酸衍生物单体的混合物；所述的烯丙基单体是三烯丙基异氰脲酸酯；所述的活性溶剂为叔碳酸衍生物活性溶剂；所述的引发剂是过氧化物类引发剂；所述的助溶剂是醇醚类溶剂和汽油溶剂的混合物；所述的中和剂是胺类中和剂，以质量份计，各原料组分的配比如下原料组分质量份丙烯酸类单体20 ‘ 70苯乙烯类单体15 ‘ 35烯丙基单体1 ‘3 ；活性溶剂10 ‘ 50引发剂1 ‘5 ；助溶剂10 ‘ 30中和剂1 ^ 10。
2.根据权利要求1所述的水性羟基丙烯酸树脂，其特征是，所述的丙烯酸类单体是丙烯酸单体和丙烯酸衍生物单体的混合物，丙烯酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或两种；丙烯酸衍生物单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、 甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的水性羟基丙烯酸树脂，其特征是，所述的苯乙烯类单体选自间-甲基苯乙烯、对-甲基苯乙烯和苯乙烯中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的水性羟基丙烯酸树脂，其特征是，所述的叔碳酸衍生物活性溶剂为选自叔碳酸缩水甘油酯、叔碳酸乙烯酯中的一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1所述的水性羟基丙烯酸树脂，其特征是，所述的过氧化物引发剂为选自过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二叔戊基中的一种或两种的混合物。
6.根据权利要求1所述的水性羟基丙烯酸树脂，其特征是，所述的醇醚类溶剂为选自乙二醇丁醚、丙二醇丁醚中的一种或它们的混合物，汽油溶剂为选自S-100、S-200中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求6所述的水性羟基丙烯酸树脂，其特征是，所述的醇醚类溶剂和汽油溶剂的混合物是乙二醇丁醚和S-100的混合物。
8.根据权利要求1所述的水性羟基丙烯酸树脂，其特征是，所述的胺类中和剂为选自二甲基乙醇胺、三乙醇胺和氨水中的一种或几种的混合物。
9.一种按照权利要求1所述的水性羟基丙烯酸树脂的制备方法，其特征是，在合成树脂时将丙烯酸分成两步滴加，具体步骤包括(1)在装有搅拌桨、温度计和冷凝器的反应釜中加入助溶剂和活性溶剂，通氮气，搅拌升温至150 155°C ；(2)在此温度下滴加第一批混合单体，包括部分丙烯酸单体和全部丙烯酸衍生物单体、 苯乙烯类单体、烯丙基单体和部分引发剂，其中，丙烯酸单体占其总量的80 90质量％，引发剂占其总量的77 84质量％，滴加时间为4 釙，保温0. 3 0. 6h并降温至145°C左右，补加第二批单体，包括剩余的丙烯酸单体和部分引发剂，其中，丙烯酸单体占其总量的10 20质量％，引发剂占其总量的5 8质量％，滴加时间为10 15min，然后迅速加入剩余的引发剂，为总的引发剂量的11 16质量％，保温1. 5 2. 5h，制得预聚物；(3)将上述预聚物降温至70 75°C，分三批缓慢地加入中和剂，第一批为总量的20 30质量％，第二批为总量的30 40质量％，第三批为总量的30 40质量％，搅拌中和 20 40min后，缓慢滴加去离子水乳化，滴加时间约为1. 5 2. 5h，然后充分搅拌0. 5 1. 5h出料。
全文摘要
一种三烯丙基异氰脲酸酯改性的水性羟基丙烯酸树脂及其制备方法，其特征在于在聚合的单体组成中，引入了一种具有特殊结构的烯丙基单体，同时要求采用两步法滴加丙烯酸单体。采用本方法制备的水性羟基丙烯酸树脂，与脂肪族聚异氰酸酯混合制备水性双组分清漆和面漆，具有优异的耐水性、耐候性、耐玷污性，广泛用于汽车修补、大型运输工具涂饰和工业涂装。
文档编号C08F220/06GK102219873SQ201010150938
公开日2011年10月19日 申请日期2010年4月19日 优先权日2010年4月19日
发明者匡文君, 陈菲斐 申请人:上海涂料有限公司技术中心