一种低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，包括以下重量份的组分：反应性稀释剂160?250份，含羟基单体120?200份，含羧基单体66?90份，丙烯酸酯单体300?450份，引发剂3?10份，中和剂18?25份，去离子水800?1200份。本发明还公开了一种所述低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体的制备方法。本发明所制得的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，与传统的聚丙烯酸酯二级分散体相比，树脂粘度更低并且固含更高，同时酸值的下降使得树脂的耐水性明显提高。此外，该方法制备工艺简单，分散体内部溶剂含量低，在降低溶剂排放、保护环境和控制成本方面具有极大优势。
【专利说明】
一种低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，我国工业涂料仍以溶剂型为主，其所带来的环境和健康问题正越来越受到 人们的关注。近年来，随着人们环保意识的增强以及国家一大批环保法规的施行，溶剂型工 业涂料的使用正受到越来越严格的限制。具有无毒、不燃、环境友好、节省能源等优点的水 性涂料是当前涂料行业发展的趋势。
[0003] 水性丙烯酸树脂具有优异的成膜性、良好的耐候性、极佳的保色保光性等特点，广 泛应用于外墙、木器、金属、塑料和玻璃等领域的涂饰。水性羟基丙烯酸树脂与氨基树脂或 水性多异氰酸酯交联剂配合使用，能够提高漆膜的综合性能，可与溶剂型涂料相媲美。
[0004] -般地，水性丙稀酸酯分散体分为一级分散体和二级分散体。丙稀酸酯一级分散 体一般采用乳液聚合得到，特点是粒径与分子量较大、不含溶剂。采用该类分散体制备的氨 基烤漆光泽通常较低，外观也并不理想，并且由于乳化剂的存在，往往存在漆膜耐水性不佳 的问题。丙烯酸酯二级分散体则是通过溶液聚合得到含亲水性基团的树脂，然后亲水基团 部分或全部中和成盐，最后通过转相过程分散于水中。和一级分散体相比，使用含羟基的丙 烯酸酯二级分散体制备的水性双组分聚氨酯涂料，漆膜光泽、丰满度好，外观可媲美溶剂型 的双组分聚氨酯。
[0005] 通常羟基丙烯酸酯二级分散体(阴离子型)为了追求其分散性和存储稳定性，需引 入较多的羧基，而羧基含量的增加使得树脂的酸值大幅提高，过高的酸值造成羟基丙烯酸 树脂的耐水、耐碱性出现下降，并且酸值的提高使得分散体的粘度较大，固含降至30%后树 脂才具有一定流动性，这就会产生该树脂所制涂料施工固含低的问题。而且在酸值较高的 情况下，制备的聚氨酯涂料耐水性较差，仅适合用来制备氨基烘烤漆。中国专利 CN201010275369.5和CN201110175470.8通过先合成不含羧基的疏水长链自由基，再合成含 羧基的亲水自由基，之后进行中和乳化的方法制备了一种存储稳定、高固低粘、防腐蚀耐水 性能优良、且光泽高耐候好的羟基聚丙烯酸酯水分散体;但是他们所采用的方法反应过程 复杂，通常需要分两步聚合(疏水的核部分和亲水的壳部分先后合成），并且为了降低反应 过程中的粘度，加入的溶剂较多，后期并未脱除从而导致产品的V0C含量较高。中国专利 CN200810164126.7使用叔碳酸缩水甘油酯和溶剂做为底料，通过单体一步滴加的溶液聚合 法制得羟基丙烯酸树脂，之后蒸馏脱除部分溶剂，中和成盐后，加入去离子水得到含羟基的 丙烯酸酯二级分散体，该方法不涉及复杂的聚合反应，但是在制备过程中要加入大量溶剂 (脱溶剂前树脂溶剂含量在45%左右），众多溶剂的使用对环境产生较大影响，生产过程中 V0C排放量非常大，并且后期溶剂的脱除，需要耗费众多时间，并使得最终产品的成本大幅 增加。中国专利CN104356291A提供了一种一步滴加、不脱溶剂的水性羟基丙烯酸树脂的制 备方法。其以丙二醇丁醚和叔碳酸缩水甘油酯作为底料，升温至75-80°C后滴加单体和引发 剂，补加两次引发剂后降温中和，之后再用去离子水乳化后出料。虽然该方法在制备工艺上 有所简化，但是其聚合温度太低，引入的叔碳酸缩水甘油酯量又非常少(小于4%)，合成过 程中树脂粘度非常大，在助溶剂添加量不多的情况下，实际生产操作中实现的可能性非常 小，并且由于树脂粘度过大，中和乳化的不均一性造成树脂的储存稳定性很差。此外，在较 低的反应温度下，叔碳酸缩水甘油酯与羧基的反应性较低，残留的叔碳酸缩水甘油酯对树 脂以及涂料的性能产生不良影响。
[0006] 由此，有必要提供一种低溶剂的含羟基聚丙烯酸酯水分散体，以解决现有技术存 在的问题。
【发明内容】
[0007] 针对上面所述聚丙烯酸酯二级分散体存在的问题，本发明的目的是提供一种合成 过程简单可操作、反应可控、成本较低、存储稳定的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体及其 制备方法，所述水分散体可作为双组分聚氨酯涂料的羟基树脂组分，和水性二异氰酸酯组 分配制高性能水性聚氨酯涂料，也可与氨基树脂配合制备高温烤漆。本发明的方法使用的 助溶剂非常少甚至可以不用，并且完全不存在脱除溶剂的工艺，从而能够达到降低溶剂排 放、保护环境和大幅降低成本的目的。
[0008] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0009] -种低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，包括以下重量份的组分： 反应性稀释剂 160-250份， 含羟基单体 120-200份，
[0010] 含羧基单体 66-90份， 丙烯酸酯单体 300-450份， 引发剂 3-10份，
[0011] 中和剂 18-25份， 去离子水 800-1200份。
[0012] 本发明的另一方面采用的技术方案如下：
[0013] -种低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，包括以下重量份的组分： 反应性稀释剂 1:6.0-25.0份，. 含羟基单体 120-200份， 含羧基单体 66-90份， 丙烯酸酯单体 300-450份，
[0014] 引发剂 3-10份， 中和剂 18-25份， 去离子水 .800-1200份， 乙烯类单体 0.1-150份。
[0015] 本发明的又一方面采用的技术方案如下：
[0016] -种低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，包括以下重量份的组分： 反应性稀释剂 160-250份， 含羟基单体 120-200汾， 含羧基单体 66-90份， 丙烯酸酯单体 300-450份:，
[0017] 引发剂 340份， 中和剂 18-25份， 去离子水 800-1200份， 溶剂 （11-130份。
[0018] 本发明的又一方面采用的技术方案如下：
[0019] -种低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，包括以下重量份的组分： 反应性稀释剂 160-250份，
[0020] 含羟基单体 120-200份， 含羧基单体 66-90份， 丙烯酸酯单体 300-450份， 引发剂 3-10份，
[0021] 中和剂 18-25份， 去离子水 800-1200份， 乙烯类单体 0.1-150份， 溶剂 0.1-130份。
[0022] 优选地，所述反应性稀释剂为叔碳酸缩水甘油酯。
[0023] 优选地，所述含羟基单体选自（甲基)丙烯酸羟乙酯、（甲基)丙烯酸羟丙酯、（甲基） 丙烯酸羟丁酯中的至少一种。
[0024] 优选地，所述含羧基单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸、马来酸中的至 少一种，优选丙烯酸或甲基丙烯酸。
[0025]优选地，所述丙烯酸酯单体选自（甲基)丙烯酸甲酯、（甲基)丙烯酸乙酯、（甲基)丙 烯酸正丁酯、（甲基)丙烯酸异丁酯、（甲基）丙烯酸叔丁酯、（甲基)丙烯酸异辛酯、（甲基）丙 烯酸十二烷基酯，（甲基)丙烯酸椰子油酸酯、（甲基)丙烯酸十八烷基酯、（甲基)丙烯酸二甲 氨基乙酯、（甲基)丙烯酸二乙氨基乙酯、（甲基)丙烯酸二甲氨基丙酯、（甲基)丙烯酸缩水甘 油酯、乙二醇二（甲基）丙烯酸酯、丙二醇二（甲基）丙烯酸酯、1，4_ 丁二醇二（甲基）丙烯酸 酯、聚乙二醇二（甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二（甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三（甲基)丙烯 酸酯中的至少一种。
[0026]优选地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、二叔戊基过氧化物、二叔 丁基过氧化物、叔丁基过氧化氢中的至少一种，优选二叔戊基过氧化物、二叔丁基过氧化 物。
[0027]优选地，所述中和剂选自氨水、三乙胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、2-甲基-2-氨基 丙醇、二甲基异丙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基二异丙胺、二乙基乙醇胺中的至少一种；中和度 为50-100 %，优选为75-90 %。
[0028]优选地，所述乙烯类单体选自醋酸乙烯、氯乙烯、二氯代乙烯、苯乙烯、丙烯腈、（甲 基)丙烯酰胺、N-(l，l-二甲基-3-氧代丁基）（甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基（甲基)丙烯酰胺、 N-羟甲基（甲基)丙烯酰胺、N-正丁氧基（甲基)丙烯酰胺、N-异丁氧基（甲基)丙烯酰胺、二乙 烯基苯中的至少一种。
[0029] 优选地，所述溶剂为醋酸丁酯、100号溶剂油、200号溶剂油、甲苯、二甲苯、乙醇、异 丙醇、正丁醇、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、异佛尔酮、二丙酮醇、乙二醇乙醚、乙二 醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁 醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇 甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚中的至少一种。根据溶剂沸点略高于 反应温度的原则来选择溶剂或溶剂混合物。
[0030] 为达到上述目的，本发明另一方面采用的技术方案如下：
[0031] -种低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体的制备方法，包括以下步骤：
[0032] 加入160-250份反应性稀释剂，在氮气的保护下加热升温，滴加300-450份丙烯酸 酯单体、120-200份含羟基单体、66-90份含羧基单体的混合液和第一部分引发剂，第一次保 温，继续滴加第二部分引发剂后进行第二次保温，然后降温，加入18-25份中和剂后第三次 保温，最后滴加800-1200份去离子水，第四次保温后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚丙 烯酸酯水分散体，其中：第一部分引发剂和第二部分引发剂的总份数为3-10份；
[0033]或，
[0034] 加入160-250份反应性稀释剂，在氮气的保护下加热升温，滴加300-450份丙烯酸 酯单体、120-200份含羟基单体、66-90份含羧基单体的混合液和第一部分引发剂与第一部 分溶剂的混合液，第一次保温，继续滴加第二部分引发剂与第二部分溶剂的混合液后进行 第二次保温，然后降温，加入18-25份中和剂后第三次保温，最后滴加800-1200份去离子水， 第四次保温后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，其中：第一部分引发 剂和第二部分引发剂的总份数为3-10份，第一部分溶剂和第二部分溶剂的总份数为0.1-130 份；
[0035]或，
[0036] 加入160-250份反应性稀释剂，在氮气的保护下加热升温，滴加300-450份丙烯酸 酯单体、120-200份含羟基单体、66-90份含羧基单体、0.1-150份乙烯类单体的混合液和第 一部分引发剂，第一次保温，继续滴加第二部分引发剂后进行第二次保温，然后降温，加入 18-25份中和剂后第三次保温，最后滴加800-1200份去离子水，第四次保温后过滤出料，得 到所述低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，其中：第一部分引发剂和第二部分引发剂的总 份数为3-10份；
[0037]或，
[0038] 加入160-250份反应性稀释剂，在氮气的保护下加热升温，滴加300-450份丙烯酸 酯单体、120-200份含羟基单体、66-90份含羧基单体、0.1-150份乙烯类单体的混合液和第 一部分引发剂与第一部分溶剂的混合液，第一次保温，继续滴加第二部分引发剂与第二部 分溶剂的混合液后进行第二次保温，然后降温，加入18-25份中和剂后第三次保温，最后滴 加 800-1200份去离子水，第四次保温后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分 散体，其中：第一部分引发剂和第二部分引发剂的总份数为3-10份，第一部分溶剂和第二部 分溶剂的总份数为〇. 1-130份。
[0039]优选地，所述第一次保温、第二次保温、第三次保温、第四次保温的时间为1-3小时 (h) 〇
[0040] 由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
[0041] 本发明所制备的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，由于大量叔碳酸缩水甘油酯 的导入和夺氢能力弱的引发剂的使用，在较高的反应温度下，聚合过程体系粘度很低，从而 使得聚合物分子量分布较为均一，中和乳化后所得分散体稳定性高，50°C条件下储存一个 月以上无任何分层、沉降变化，粒径、酸价基本保持不变。
[0042] 本发明的方法采用一步滴加聚合工艺，与两步聚合工艺相比生产过程更简单，不 需要分别合成疏水的核部分和亲水的壳部分，便可得到固含大于42%的低溶剂含羟基聚丙 烯酸酯水分散体。
[0043] 本发明所制得的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，与传统的聚丙烯酸酯二级分 散体相比，树脂粘度更低并且固含更高，同时酸值的下降使得树脂的耐水性明显提高。
[0044] 本发明制得的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，不需要脱除溶剂，在降低溶剂 排放、保护环境和控制成本方面具有极大优势。
[0045] 本发明制得的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体溶剂含量低，总挥发性有机化合 物含量<60g/L。
[0046] 本发明制得的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体与水性氨基树脂或水性二异氰 酸酯固化剂配合制备的涂膜具有光泽高、耐水好、耐候性优良的特点。
【具体实施方式】
[0047] 为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领 域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本 发明的保护范围。
[0048] 在通过以下实施例对本发明的目的予以阐明、解释的情形下，所述组合物的组分 均以重量份为通用标准予以释明。在无特别说明的情况下，为简明起见，本发明实施例中所 述的"份"与重量份具有相同的意义。
[0049] 实施例1
[0050] 在反应釜内加入170份反应性稀释剂叔碳酸缩水甘油酯，通氮气后加热升温至反 应温度，将装有170份甲基丙烯酸甲酯、190份丙烯酸正丁酯、180份含羟基单体甲基丙烯酸 羟乙酯、66份含羧基单体丙烯酸的单体混合液和7份引发剂偶氮二异丁腈、30份100号溶剂 油、50份乙二醇丁醚的混合液滴加至反应釜内，第一次保温1小时(h)后，继续滴加 1.86份引 发剂偶氮二异丁腈、10份1〇〇号溶剂油、15份乙二醇丁醚的混合液后第二次保温1小时，降温 至90°C，加入20份二甲基乙醇胺后第三次保温1小时，高速搅拌下将900份去离子水逐步滴 下，第四次保温2小时后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体。
[0051 ] 实施例2
[0052]在反应釜内加入180份反应性稀释剂叔碳酸缩水甘油酯，通氮气后加热升温至反 应温度，将装有100份甲基丙烯酸甲酯、210份丙烯酸异丁酯、160份含羟基单体甲基丙烯酸 羟乙酯、70份含羧基单体甲基丙烯酸、70份乙烯类单体苯乙烯的单体混合液和5份引发剂二 叔丁基过氧化物、50份二乙二醇甲醚的混合液滴加至反应釜内，第一次保温1小时后，继续 滴加1.05份引发剂二叔丁基过氧化物、10份二乙二醇甲醚的混合液第二次保温1小时，降温 至90°C，加入25份三乙胺后第三次保温1小时，高速搅拌下将800份去离子水逐步滴下，第四 次保温2小时后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体。
[0053] 实施例3
[0054]在反应釜内加入220份反应性稀释剂叔碳酸缩水甘油酯，通氮气后加热升温至反 应温度，将装有130份甲基丙烯酸甲酯、170份丙烯酸异辛酯、160份含羟基单体甲基丙烯酸 羟乙酯、80份含羧基单体丙烯酸、150份乙烯类单体苯乙烯的单体混合液和7份引发剂二叔 丁基过氧化物滴加至反应釜内，之后第一次保温1小时，继续滴加1份引发剂二叔丁基过氧 化物第二次保温1小时，降温至90°C，加入18份二甲基乙醇胺后第三次保温1小时，高速搅拌 下将880份去离子水逐步滴下，第四次保温2小时后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚丙 烯酸酯水分散体。
[0055] 实施例4
[0056] 在反应釜内加入160份反应性稀释剂叔碳酸缩水甘油酯，在氮气的保护下加热升 温至反应温度，滴加200份甲基丙烯酸乙酯、250份甲基丙烯酸异辛酯、170份含羟基单体甲 基丙烯酸羟丙酯、74份含羧基单体甲基丙烯酸的混合液和8份引发剂二叔戊基过氧化物、50 份丙二醇丁醚的混合液，第一次保温1小时，继续滴加2份引发剂二叔戊基过氧化物、10份丙 二醇丁醚的混合液后进行第二次保温1小时，然后降温至90°C，加入22份中和剂三乙醇胺后 第三次保温1小时，最后滴加1000份去离子水，第四次保温2小时后过滤出料，得到所述低溶 剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体。
[0057] 实施例5
[0058] 在反应釜内加入250份反应性稀释剂叔碳酸缩水甘油酯，在氮气的保护下加热升 温至反应温度，滴加240份甲基丙烯酸叔丁酯、60份丙烯酸甲酯、200份含羟基单体甲基丙烯 酸羟丁酯、78份含羧基单体衣康酸的混合液和6份引发剂二叔丁基过氧化物，第一次保温1 小时，继续滴加1份引发剂二叔丁基过氧化物后进行第二次保温1小时，然后降温至90°C，加 入24份中和剂二乙基乙醇胺后第三次保温1小时，最后滴加800份去离子水，第四次保温2小 时后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体。
[0059] 实施例6
[0060] 在反应釜内加入200份反应性稀释剂叔碳酸缩水甘油酯，在氮气的保护下加热升 温至反应温度，滴加150份甲基丙烯酸异辛酯、300份甲基丙烯酸甲酯、165份含羟基单体丙 烯酸羟丁酯、70份含羧基单体丙烯酸的混合液和4份引发剂二叔丁基过氧化物，第一次保温 1小时，继续滴加0.5份引发剂二叔丁基过氧化物后进行第二次保温1小时，然后降温至90 °C，加入19份中和剂甲基二乙醇胺后第三次保温1小时，最后滴加950份去离子水，第四次保 温2小时后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体。
[0061 ] 实施例7
[0062] 在反应釜内加入205份反应性稀释剂叔碳酸缩水甘油酯，在氮气的保护下加热升 温至反应温度，滴加10份乙二醇二甲基丙烯酸酯、170份甲基丙烯酸甲酯、200份丙烯酸正丁 酯、175份含羟基单体丙烯酸羟乙酯、68份含羧基单体马来酸、35份乙烯类单体丙烯腈的混 合液和8份引发剂叔丁基过氧化氢，第一次保温1小时，继续滴加2份引发剂叔丁基过氧化氢 后进行第二次保温1小时，然后降温至90°C，加入21份中和剂二甲基异丙醇胺后第三次保温 1小时，最后滴加970份去离子水，第四次保温2小时后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚 丙烯酸酯水分散体。
[0063] 实施例8
[0064] 在反应釜内加入185份反应性稀释剂叔碳酸缩水甘油酯，在氮气的保护下加热升 温至反应温度，滴加50份甲基丙烯酸椰子油酸酯、100份甲基丙烯酸异辛酯、150份甲基丙烯 酸甲酯、180份含羟基单体甲基丙烯酸羟乙酯、70份含羧基单体丙烯酸、40份乙烯类单体苯 乙烯的混合液和6份引发剂二叔戊基过氧化物、60份二乙二醇二甲醚的混合液，第一次保温 1小时，继续滴加1份引发剂二叔戊基过氧化物、10份二乙二醇二甲醚的混合液后进行第二 次保温1小时，然后降温至90 °C，加入23份中和剂氨水后第三次保温1小时，最后滴加1000份 去离子水，第四次保温2小时后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体。
[0065] 实施例9
[0066] 在反应釜内加入195份反应性稀释剂叔碳酸缩水甘油酯，在氮气的保护下加热升 温至反应温度，滴加15份甲基丙烯酸缩水甘油酯、200份甲基丙烯酸异辛酯、150份甲基丙烯 酸甲酯、170份含羟基单体甲基丙烯酸羟乙酯、72份含羧基单体甲基丙烯酸、5份乙烯类单体 二乙烯基苯的混合液和5份引发剂二叔戊基过氧化物，第一次保温1小时，继续滴加0.5份引 发剂二叔戊基过氧化物后进行第二次保温1小时，然后降温至90°C，加入20份中和剂三乙胺 后第三次保温1小时，最后滴加1050份去离子水，第四次保温2小时后过滤出料，得到所述低 溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体。
[0067] 比较例1
[0068] 在反应釜内加入500份二乙二醇甲醚，通氮气后加热升温至反应温度，将装有100 份甲基丙烯酸甲酯、210份丙烯酸异丁酯、160份含羟基单体甲基丙烯酸羟乙酯、70份含羧基 单体甲基丙稀酸、70份乙稀类单体苯乙稀的单体混合液和5份引发剂二叔丁基过氧化物、50 份二乙二醇甲醚的混合液滴加至反应釜内，第一次保温1小时后，继续滴加1.05份引发剂二 叔丁基过氧化物、10份二乙二醇甲醚的混合液第二次保温1小时，降温至90°C，减压脱除480 份二乙二醇甲醚，加入25份三乙胺后第三次保温1小时，高速搅拌下将800份去离子水逐步 滴下，第四次保温2小时后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体。
[0069] 由实施例2和比较例1的结果可知，比较例1在不添加反应性稀释剂叔碳酸缩水甘 油酯的情况下，得到树脂的稳定性尚可，但是V0C排放量不达标，大量溶剂的使用也造成树 脂的成本明显升尚。
[0070] 比较例2
[0071] 在反应釜内加入80份二乙二醇甲醚，通氮气后加热升温至反应温度，将装有50份 甲基丙烯酸甲酯、100份丙烯酸异丁酯、80份含羟基单体甲基丙烯酸羟乙酯，70份乙烯类单 体苯乙烯的单体混合液和2.5份引发剂二叔丁基过氧化物、15份二乙二醇甲醚的混合液滴 加至反应釜内，第一次保温1小时后，继续滴加50份甲基丙烯酸甲酯、110份丙烯酸异丁酯、 80份含羟基单体甲基丙烯酸羟乙酯、70份含羧基单体甲基丙烯酸的单体混合液和2.5份引 发剂二叔丁基过氧化物、15份二乙二醇甲醚的混合液滴加至反应釜内，第二次保温1小时 后，继续滴加1.05份引发剂二叔丁基过氧化物、10份二乙二醇甲醚的混合液第三次保温1小 时，降温至90°C，加入25份三乙胺后保温1小时，高速搅拌下将800份去离子水逐步滴下，第 四次保温2小时后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体。
[0072] 由实施例2和比较例2的结果可知，比较例2在不添加反应性稀释剂叔碳酸缩水甘 油酯的情况下，得到树脂的稳定性尚可，但是最终产品的V0C含量较高，并且合成过重中体 系粘度很高，此外两步聚合的工艺使得反应过程过于复杂。
[0073] 本发明所制备的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，由于大量叔碳酸缩水甘油酯 的导入和夺氢能力弱的引发剂的使用，在较高的反应温度下，聚合过程体系粘度很低，从而 使得聚合物分子量分布较为均一，中和乳化后所得分散体稳定性高，50°C条件下储存一个 月以上无任何分层、沉降变化，粒径、酸价基本保持不变。
[0074] 本发明的方法采用一步滴加聚合工艺，与两步聚合工艺相比生产过程更简单，不 需要分别合成疏水的核部分和亲水的壳部分，便可得到固含大于42%的低溶剂含羟基聚丙 烯酸酯水分散体。
[0075] 本发明所制得的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，与传统的聚丙烯酸酯二级分 散体相比，树脂粘度更低并且固含更高，同时酸值的下降使得树脂的耐水性明显提高。
[0076] 本发明制得的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，不需要脱除溶剂，在降低溶剂 排放、保护环境和控制成本方面具有极大优势。
[0077] 本发明制得的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体溶剂含量低，总挥发性有机化合 物含量<60g/L。
[0078] 本发明制得的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体与水性氨基树脂或水性二异氰 酸酯固化剂配合制备的涂膜具有光泽高、耐水好、耐候性优良的特点。
[0079]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对 本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动，本发明所例举的实施例无法对所有的实施方式予以穷 尽，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范 围之列。在本发明中提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同一篇文献被单独 引用为参考那样。
【主权项】
1. 一种低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，其特征在于:包括以下重量份的组分： 反应性稀释剂 160-250份， 含羟基单体 120-200份， 含羧基单体 66-90份， 丙烯酸酯单体 300-450份， 引发剂 3-10份， 中和剂 18-25份， 去离子水 800-1200份。2. 根据权利要求1所述的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，其特征在于:还包括以下 重量份的组分： 乙烯类单体 0.1-150份。3. 根据权利要求1所述的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，其特征在于:还包括以下 重量份的组分： 溶剂 0.1-130份。4. 根据权利要求1所述的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，其特征在于:还包括以下 重量份的组分： 乙烯类单体 0.1-150份， 溶剂 0.1-130份。5. 根据权利要求1至4任一所述的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，其特征在于:所 述反应性稀释剂为叔碳酸缩水甘油酯； 所述含羟基单体选自（甲基）丙烯酸羟乙酯、（甲基）丙烯酸羟丙酯、（甲基）丙烯酸羟丁 酯中的至少一种； 所述含羧基单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸、马来酸中的至少一种，优选 丙烯酸或甲基丙烯酸。6. 根据权利要求1至4任一所述的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，其特征在于:所 述丙烯酸酯单体为（甲基)丙烯酸甲酯、（甲基)丙烯酸乙酯、（甲基)丙烯酸正丁酯、（甲基)丙 烯酸异丁酯、（甲基）丙烯酸叔丁酯、（甲基）丙烯酸异辛酯、（甲基）丙烯酸十二烷基酯，（甲 基）丙烯酸椰子油酸酯、（甲基）丙烯酸十八烷基酯、（甲基）丙烯酸二甲氨基乙酯、（甲基）丙 烯酸二乙氨基乙酯、（甲基）丙烯酸二甲氨基丙酯、（甲基）丙烯酸缩水甘油酯、乙二醇二（甲 基）丙烯酸酯、丙二醇二（甲基）丙烯酸酯、1，4_ 丁二醇二（甲基）丙烯酸酯、聚乙二醇二（甲 基）丙烯酸酯、聚丙二醇二（甲基）丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯中的至少一 种； 所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、二叔戊基过氧化物、二叔丁基过氧化物、 叔丁基过氧化氢中的至少一种，优选二叔戊基过氧化物、二叔丁基过氧化物； 所述中和剂为氨水、三乙胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、2-甲基-2-氨基丙醇、二甲基异 丙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基二异丙胺、二乙基乙醇胺中的至少一种；中和度为50-100%，优 选为 75-90 %。7. 根据权利要求2或4所述的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，其特征在于:所述乙 烯类单体为醋酸乙烯、氯乙烯、二氯代乙烯、苯乙烯、丙烯腈、（甲基)丙烯酰胺、N-(l，l-二甲 基-3-氧代丁基）（甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基（甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基（甲基)丙烯酰胺、 N-正丁氧基（甲基)丙烯酰胺、N-异丁氧基（甲基)丙烯酰胺、二乙烯基苯中的至少一种。8. 根据权利要求3或4所述的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，其特征在于:所述溶 剂为醋酸丁酯、100号溶剂油、200号溶剂油、甲苯、二甲苯、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、甲乙 酮、甲基异丁基酮、环己酮、异佛尔酮、二丙酮醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙 二醇乙醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋 酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二 丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚中的至少一种。9. 一种权利要求1~8任一所述的低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体的制备方法，其特 征在于:包括以下步骤： 加入160-250份反应性稀释剂，在氮气的保护下加热升温，滴加300-450份丙烯酸酯单 体、120-200份含羟基单体、66-90份含羧基单体的混合液和第一部分引发剂，第一次保温， 继续滴加第二部分引发剂后进行第二次保温，然后降温，加入18-25份中和剂后第三次保 温，最后滴加800-1200份去离子水，第四次保温后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚丙烯 酸酯水分散体，其中：第一部分引发剂和第二部分引发剂的总份数为3-10份； 或， 加入160-250份反应性稀释剂，在氮气的保护下加热升温，滴加300-450份丙烯酸酯单 体、120-200份含羟基单体、66-90份含羧基单体的混合液和第一部分引发剂与第一部分溶 剂的混合液，第一次保温，继续滴加第二部分引发剂与第二部分溶剂的混合液后进行第二 次保温，然后降温，加入18-25份中和剂后第三次保温，最后滴加800-1200份去离子水，第四 次保温后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，其中：第一部分引发剂和 第二部分引发剂的总份数为3-10份，第一部分溶剂和第二部分溶剂的总份数为0.1-130份； 或， 加入160-250份反应性稀释剂，在氮气的保护下加热升温，滴加300-450份丙烯酸酯单 体、120-200份含羟基单体、66-90份含羧基单体、0.1-150份乙烯类单体的混合液和第一部 分引发剂，第一次保温，继续滴加第二部分引发剂后进行第二次保温，然后降温，加入18-25 份中和剂后第三次保温，最后滴加800-1200份去离子水，第四次保温后过滤出料，得到所述 低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散体，其中：第一部分引发剂和第二部分引发剂的总份数为 3-10份； 或， 加入160-250份反应性稀释剂，在氮气的保护下加热升温，滴加300-450份丙烯酸酯单 体、120-200份含羟基单体、66-90份含羧基单体、0.1-150份乙烯类单体的混合液和第一部 分引发剂与第一部分溶剂的混合液，第一次保温，继续滴加第二部分引发剂与第二部分溶 剂的混合液后进行第二次保温，然后降温，加入18-25份中和剂后第三次保温，最后滴加 800-1200份去离子水，第四次保温后过滤出料，得到所述低溶剂含羟基聚丙烯酸酯水分散 体，其中：第一部分引发剂和第二部分引发剂的总份数为3-10份，第一部分溶剂和第二部分 溶剂的总份数为〇. 1-130份。
【文档编号】C08F220/28GK106008790SQ201610446235
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】金深波, 李朝辉, 朱仁昌, 枡田明, 枡田一明
【申请人】立邦涂料（中国）有限公司