本发明涉及高分子合成及涂料领域，主要涉及一种自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂及制备方法和应用。
背景技术：
基于安全、健康和环保等因素，水性涂料已经逐渐成为市场上的主流产品。目前的水性环氧树脂只有乳液，且大都存在以下几个缺点：1、乳液的加水比例不高，无成本优势；。目前的水性环氧树脂只有乳液，且大都存在以下几个缺点：1、乳液的加水比例不高，无成本优势；2、极易破乳，储存不稳定；3、乳液在应用性能中的亮度、硬度、附着力等技术指标很难达到溶剂型树脂的等同质量效果，其应用范围也因而受限。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂及制备方法和应用，旨在解决现有水性环氧树脂乳液的加水比例不高的问题。
本发明的技术方案如下：
一种自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂，其中，按重量分数计，其原料组成包括以下组分：
甲基丙烯酸甲酯20-30份；
丙烯酸丁酯35-45份；
丙烯酸辛酯5-10份；
丙烯酸羟丙酯3-7份；
甲基丙烯酸6-10份；
丙烯酸2-5份；
硅油5-40份；
硅烷氧化物1-4份；
过氧化苯甲酰5-7份；
异丙醇4-7份；
丙二醇甲醚25-35份；
醚类溶剂10-20份；
中和剂7-9份。
所述的自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂，其中，其原料组成还包括水，用于调节固含量为40%-70%。
所述的自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂，其中，所述中和剂为二甲基乙醇胺或三乙胺或MAP-95。
所述的自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂，其中，所述醚类溶剂为丙二醇丁醚或二乙二醇乙醚。
所述的自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂，其中，所述硅烷氧化物为硅橡胶、聚二甲基硅氧烷或硅酮树脂。
一种如上所述的自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂的制备方法，其中，包括以下步骤：
把甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、硅烷氧化物、异丙醇、部分的过氧化苯甲酰、部分的丙二醇甲醚搅拌混溶，得第一混合液；
将硅油和剩下的丙二醇甲醚加热溶解，升温至110~130℃并开始搅拌并保温0.5~1小时，得第二混合液；
把第一混合液加入分液漏斗中，于100～110℃温度下匀速滴加入第二混合液中，2～3时滴加完，保温反应0.5~1.5小时后，加入剩下的过氧化苯甲酰和醚类溶剂的混合液，在此温度下再反应0.5~1.5小时；
降温至50℃以下搅拌加入中和剂调至PH值 7～7.5，继续搅拌20~50分钟。
所述的自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂，其中，还包括以下步骤：
加水调节固含量至40%-70%。
所述的自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂，其中，在添加中和剂之前，还包括以下步骤：
取样，加入胺水，待样品可充分溶解在水中，再终止反应并开始降温。
一种如上所述的自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂的应用，其中，将所述水溶性丙烯酸改性环氧有机硅树脂用于制备水性涂料。
所述的自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂的应用，其中，所述水性涂料为绝缘漆、玻璃漆、汽车漆、印铁漆、防腐涂料、金属漆或木器漆。
有益效果：本发明的自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂，通过单体的调配以及工艺的改进，使其达到水溶性，并可与自来水无限混溶。所述自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂可配成水溶性涂料，广泛应用制备于绝缘漆、玻璃漆、汽车漆、印铁漆、防腐涂料、金属漆、木器漆等，具有高亮度（大于90）、硬度（大于5H）、耐冲击、耐折弯、耐水煮、耐盐雾等性能，且使用成本比油性漆降低了60%，且安全环保与节能，具有极高的社会价值与经济效益。
具体实施方式
本发明提供一种自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂及制备方法和应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所提供的一种自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂，按重量分数计，其原料组成包括以下组分：
甲基丙烯酸甲酯20-30份；
丙烯酸丁酯35-45份；
丙烯酸辛酯5-10份；
丙烯酸羟丙酯3-7份；
甲基丙烯酸6-10份；
丙烯酸2-5份；
硅油5-40份；
硅烷氧化物1-4份；
过氧化苯甲酰5-7份；
异丙醇4-7份；
丙二醇甲醚25-35份；
醚类溶剂10-20份；
中和剂7-9份。
其中，本发明所用原料均为市面可得的工业产品。所述中和剂为二甲基乙醇胺或三乙胺或MAP-95。所述醚类溶剂可以为丙二醇丁醚或二乙二醇乙醚。所述硅烷氧化物可以为硅橡胶、聚二甲基硅氧烷或硅酮树脂。
所述自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂，按重量分数计，还包括以下组分：
水，用于调节固含量为40%-70%。
本发明中还提供所述自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
把甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸和硅烷氧化物以及异丙醇、部分的过氧化苯甲酰、部分的丙二醇甲醚搅拌混溶，得第一混合液；
在有冷凝器回流管、搅拌器、分液漏斗、温度计的四口圆底烧瓶中加入硅油和剩下的丙二醇甲醚加热溶解，使温度达到110~130℃并开始搅拌并保温0.5~1小时，得第二混合液；
把第一混合液加入分液漏斗中，于100～110℃温度下匀速滴加入第二混合液中，2～3时滴加完，保温反应0.5~1.5小时后，加入剩下的过氧化苯甲酰和醚类溶剂的混合液，在此温度下再反应0.5~1.5小时；
取样，加入胺水检测水溶性至可充分溶解于水中，即终止反应降温；
降温至50℃以下搅拌加入中和剂调至PH值 7～7.5，继续搅拌20~50分钟；
加入水调节固含量40%-70%，搅拌均匀即可。
本发明所述自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂是对单体进行改性而使其达到水溶性，并可与自来水无限混溶是本发明的最大亮点与优势。所述自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂可配成水溶性涂料，广泛应用制备于绝缘漆、玻璃漆、汽车漆、印铁漆、防腐涂料、金属漆、木器漆等，具有高亮度（大于90）、硬度（大于5H）、耐冲击、耐折弯、耐水煮、耐盐雾等，且使用成本比油性漆降低了60%，且安全环保与节能，具有极高的社会价值与经济效益。因此，本发明中还提供所述自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂的应用，将所述自干型水溶性丙烯酸有机硅树脂用于制备水性涂料，所述水性涂料可以为绝缘漆、玻璃漆、汽车漆、印铁漆、防腐涂料、金属漆或木器漆。
以下通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
把甲基丙烯酸甲酯20份、丙烯酸丁酯40份、丙烯酸辛酯10份、丙烯酸羟丙酯5份、甲基丙烯酸7份、丙烯酸3份和硅烷氧化物4份、异丙醇4份、过氧化苯甲酰2份、丙二醇甲醚13份搅拌混溶，得第一混合液；
在有冷凝器回流管、搅拌器、分液漏斗、温度计的四口圆底烧瓶中加入硅油8份和丙二醇甲醚12份加热溶解，使温度达到120℃并开始搅拌并保温半小时，得第二混合液；
把第一混合液加入分液漏斗中，于100～110℃温度下匀速滴加入第二混合液中，2～3时滴加完，保温反应1小时后，加入过氧化苯甲酰3份和丙二醇丁醚10份的第三混合液，在此温度下再反应1小时；
取样，加入胺水检测水溶性至可充分溶解于水中，即终止反应降温；
降温至50℃以下搅拌加入二甲基乙醇胺7份调至PH值 7～7.5，继续搅拌30分钟；
加入水调节固含量50%，搅拌均匀即可。
所得产品能与水进行无限混溶，在本实施例所得的水溶性丙烯酸改性环氧有机硅树脂加入1倍、2倍、3倍、4倍的水，树脂仍然水白透明无浑浊，且长时间存储后不易分层。
对所述水溶性丙烯酸改性环氧有机硅树脂进行亮度、硬度、附着力等性能测试：亮度，在90以上；硬度，在5H以上；耐水煮，98℃，4个小时；耐盐雾，5%盐水，96小时；耐折弯，1万次；耐冲击，正反冲50cm；表干，小于30分钟；实干，小于5小时。
实施例2
把甲基丙烯酸甲酯30份、丙烯酸丁酯35份、丙烯酸辛酯5份、丙烯酸羟丙酯7份、甲基丙烯酸6份、丙烯酸2份和硅烷氧化物1份、异丙醇5份、过氧化苯甲酰3份、丙二醇甲醚15份搅拌混溶，得第一混合液；
在有冷凝器回流管、搅拌器、分液漏斗、温度计的四口圆底烧瓶中加入硅油20份和丙二醇甲醚15份加热溶解，使温度达到110℃并开始搅拌并保温半小时，得第二混合液；
把第一混合液加入分液漏斗中，于100～110℃温度下匀速滴加入第二混合液中，2～3时滴加完，保温反应0.5小时后，加入过氧化苯甲酰4份和丙二醇丁醚15份的第三混合液，在此温度下再反应1小时；
取样，加入胺水检测水溶性至可充分溶解于水中，即终止反应降温；
降温至50℃以下搅拌加入三乙胺8份调至PH值 7～7.5，继续搅拌50分钟；
加入水调节固含量40%，搅拌均匀即可。
所得产品能与水进行无限混溶，在本实施例所得的水溶性丙烯酸改性环氧有机硅树脂加入1倍、2倍、3倍、4倍的水，树脂仍然水白透明无浑浊，且长时间存储后不易分层。
对所述水溶性丙烯酸改性环氧有机硅树脂进行亮度、硬度、附着力等性能测试：亮度，在90以上；硬度，在5H以上；耐水煮，98℃，4个小时；耐盐雾，5%盐水，96小时；耐折弯，1万次；耐冲击，正反冲50cm；表干，小于30分钟；实干，小于5小时。
实施例3
把甲基丙烯酸甲酯25份、丙烯酸丁酯45份、丙烯酸辛酯8份、丙烯酸羟丙酯3份、甲基丙烯酸10份、丙烯酸5份和硅烷氧化物3份、异丙醇7份、过氧化苯甲酰3份、丙二醇甲醚18份搅拌混溶，得第一混合液；
在有冷凝器回流管、搅拌器、分液漏斗、温度计的四口圆底烧瓶中加入硅油35份和丙二醇甲醚17份加热溶解，使温度达到130℃并开始搅拌并保温半小时，得第二混合液；
把第一混合液加入分液漏斗中，于100～110℃温度下匀速滴加入第二混合液中，2～3时滴加完，保温反应1.5小时后，加入过氧化苯甲酰3份和二乙二醇乙醚20份的第三混合液，在此温度下再反应0.5小时；
取样，加入胺水检测水溶性至可充分溶解于水中，即终止反应降温；
降温至50℃以下搅拌加入中和剂MAP-95 9份调至PH值 7～7.5，继续搅拌40分钟；
加入水调节固含量70%，搅拌均匀即可。
所得产品能与水进行无限混溶，在本实施例所得的水溶性丙烯酸改性环氧有机硅树脂加入1倍、2倍、3倍、4倍的水，树脂仍然水白透明无浑浊，且长时间存储后不易分层。
对所述水溶性丙烯酸改性环氧有机硅树脂进行亮度、硬度、附着力等性能测试：亮度，在90以上；硬度，在5H以上；耐水煮，98℃，4个小时；耐盐雾，5%盐水，96小时；耐折弯，1万次；耐冲击，正反冲50cm；表干，小于30分钟；实干，小于5小时。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。