专利名称：水性丙烯酸树脂、其制备方法及含有其的水性浸涂丙烯酸车间底漆以及该底漆的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种树脂，特别是涉及一种水性丙烯酸树脂。本发明还涉及上述水性 丙烯酸树脂的制备方法，另外本发明还涉及含有上述水性丙烯酸树脂的水性浸涂丙烯酸车 间底漆以及该底漆的制备方法。
背景技术：
机械制造业很大部分的外壳都采用铸钢、铸铁件，这种铸钢、铸铁件有一个特点， 高温的铁器铸入模具后迅速降温，其晶格结构趋向于紧密收缩状态，当工件冷却后，它的晶 格慢慢恢复到其常态晶格，晶格的变化就是铸件外形的改变。所以铸件成型后，清完砂模后 并不立即进行机械加工，而是放置一段时间让其释放晶格聚集状态能，然后再进行机械加 工，防止因其形变影响机械加工精度。但清完砂后的工件表面铁分子是非常活泼的，遇水后 极容易生锈，铸件生锈再除锈是一件极其困难的工作。因其外观粗糙凹凸不平，还有些为散 热翅棱存在，更难施工，那就需要工件清完砂后，立即进行涂漆防锈。由于其铸件构型复杂， 采用喷涂、刷涂均不易彻底涂装。这种情况只有采用浸涂才能将工件全部达到涂装保护功 能。如各种电动机、柴汽油发动机，各种水泵、真空泵、切削机床部件，各种类型的减速机外 壳，还有各种工业锅炉的列管、盘管等外形复杂的工件都在采用浸涂工艺进行外层保护。
目前在上述工业行业中所采用浸涂涂料一般都是溶剂型防锈漆，含有约60 %的有 机溶剂。这些工厂浸涂完成后都是堆放在露天场地里让其自然干燥，由于其构型复杂也无 法实现流水线涂装。这就是浸涂车间底漆的现状，其涂装所用防锈漆占其涂料用量的20% 左右，该工艺给大气带来的污染也是相当严重的。
而现有技术中的车间底漆均是采用以有机溶剂稀释的醇酸树脂、环氧树脂、丙烯 酸树脂，这些有机溶剂具体为二甲苯、甲苯、丁醇、醋酸酯类及酮类。有机溶剂占总用量的 50%。这部分溶剂待漆膜干燥后，全部挥发到大气中，由于该有机溶剂均是有毒的，挥发到 大气中会污染环境，并造成资源浪费。发明内容
本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种的水作 为溶剂的，成本低、而且不会对环境造成污染，节省能源，在水相中乳液自由基聚合而成的 水性丙烯酸树脂。
本发明的一种水性丙烯酸树脂，其配比包括甲基丙烯酸甲酯24. 5-33. 15份，丙 烯酸丁酯16-25. 5份，N-羟甲基丙烯酰胺0. 85-1. 5份，磷酸盐表面活性剂1. 4-3份，重量 百分比浓度为40 %的聚丙烯酸钠2-3份，去离子水48-52份，过硫酸铵1. 5-2. 5份，氨水 0. 2-0. 5份和用于最终反应的0. 1份甲醛硫酸盐和0. 1份过硫酸铵。
本发明的一种水性丙烯酸树脂，由于其配比包括甲基丙烯酸甲酯24. 5-33. 15 份，丙烯酸丁酯16-25. 5份，N-羟甲基丙烯酰胺0. 85-1. 5份，磷酸盐表面活性剂1. 4-3份，重量百分比浓度为40%的聚丙烯酸钠2-3份，去离子水48-52份，过硫酸铵1. 5-2. 5份，氨 水0. 2-0. 5份和用于最终反应的0. 1份甲醛硫酸盐和0. 1份过硫酸铵。相对于现有技术 而言，由于采用了去离子水代替有机溶剂，大大节省了成本，而且由于使用去离子水作为溶 剂，因此挥发到大气中不会对大气造成任何的污染，属于亲环境产品，有效节省了资源，符 合当前节能减排的总体发展趋势。本发明同时还提供了生产上述节省能源、成本低、对环境无污染的水性丙烯酸树 脂的制备方法。本发明的一种水性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤A.混合原料将24. 5-33. 15份甲基丙烯酸甲酯，16-25. 5份丙烯酸丁酯和
0.85-1. 5份N-羟甲基丙烯酰胺混合并搅拌均勻成为混合单体；将50份去离子水的一半加 入1. 4-3份磷酸盐表面活性剂混合并搅拌均勻成为表面活性剂的水溶液；B.预乳化在搅拌条件下将混合单体缓缓加入表面活性剂的水溶液中，同时加 入1. 5-2. 5份过硫酸铵的3/5量形成预乳化单体；C.聚合反应将剩余25份去离子水，2份浓度为40%的聚丙烯酸钠投入反应釜 中，搅拌条件下升温至68°C _72°C，将1/5的上述预乳化单体直接从高位槽加入反应釜中， 当反应釜中温度达到70°C时产生回流液体，回流结束后，用2-3小时将剩余4/5的预乳化单 体滴入反应釜中，滴完后保温1小时，补入B步骤加入的1. 5-2. 5份过硫酸铵量的剩余1/5 量的过硫酸铵，保温1-1. 5小时，再补入B步骤加入的1. 5-2. 5份过硫酸铵量的剩余1/5量 的过硫酸铵，保温1-1. 5小时后降温，降温的同时加入0. 1份甲醛硫酸盐，0. 1份过硫酸铵， 温度降至室温后加入氨水调节PH值为7. 8-8. 5 ；D 过滤包装使用振动筛过滤，包装备用。本发明的一种水性丙烯酸的制备方法，还可以是A.混合原料将30. 65份甲基丙烯酸甲酯，18. 5份丙烯酸丁酯和0. 85份N-羟甲 基丙烯酰胺混合并搅拌均勻成为混合单体；将25份去离子水加入1. 5份磷酸盐表面活性剂 混合并搅拌均勻成为表面活性剂的水溶液；B.预乳化在搅拌条件下将混合单体缓缓加入表面活性剂的水溶液中，同时加入
1.5份的过硫酸铵形成预乳化单体；C.聚合反应将剩余25份去离子水，2份浓度为40%的聚丙烯酸钠投入反应釜 中，搅拌条件下升温至70°C，将1/5的上述预乳化单体直接从高位槽加入反应釜中，当反应 釜中温度达到70°C时产生回流液体，回流结束后，用2小时将剩余4/5的预乳化单体滴入反 应釜中，滴完后保温1小时，补入0. 5份的过硫酸铵，保温1小时，再补入0. 5份过硫酸铵， 保温1小时后降温，降温的同时加入0. 1份甲醛硫酸盐，0. 1份过硫酸铵，温度降至室温后加 入氨水调节PH值为7. 8-8. 5 ；D 过滤包装使用振动筛过滤，包装备用。通过本发明的水性丙烯酸树脂的制备方法，由于采用去离子水作为溶剂，各混合 物在水相中乳液自由基聚合生成水性丙烯酸树脂，因此节省能源，降低成本，对环境无污
^fe ο本发明进一步的目的是提供一种含有上述成本低、对环境无污染的水性丙烯酸 树脂的水性浸涂丙烯酸车间底漆。
本发明的含有水性丙烯酸树脂的水性浸涂丙烯酸车间底漆，其配方包括15-20 份湿法氧化铁红，1-5份水性三聚磷酸铝，8-16份ST防锈颜料，0. 8-1. 2份聚丙烯酸钠， 0. 2-0. 5份杀菌剂，1-2份968水性防锈剂，2-2. 5份醇酯十二，35-50份水性丙烯酸树脂， 30-40份去离子水。
本发明的含有水性丙烯酸树脂的水性浸涂丙烯酸车间底漆，由于采用水性丙烯酸 树脂代替原来的有机溶剂稀释的丙烯酸树脂，相对于现有技术而言具有的优点是作为溶剂 的去离子水待漆膜干燥后，全部挥发到大气中，对环境没有任何污染，而且由于去离子水的 成本低于目前使用的有机溶剂的成本，因此生产的水性浸涂丙烯酸车间底漆节省能源并降 低了成本。
本发明还提供了具有上述优点的上述含有水性丙烯酸树脂的水性浸涂丙烯酸车 间底漆的制备方法。
本发明的含有水性丙烯酸树脂的水性浸涂丙烯酸车间底漆的制备方法，包括以下 步骤
A 磨浆30-40份去离子水，15-20份湿法氧化铁红，1-5份水性三聚磷酸铝，8_16 份ST防锈颜料，0. 8-1. 2份聚丙烯酸钠，投入配料罐中高速分散20-40分钟，用砂磨机分散 至细度40 μ m，形成水性铁红浆冷却至室温备用；
B 乳液混合液配制35-50份水性丙烯酸树脂，1-2份968水性防锈剂，0. 2-0. 5份 杀菌剂，投入搅拌罐中搅拌均勻，然后缓缓加入2-2. 5份醇酯十二，搅拌均勻形成乳液混合 液；
C 配漆在搅拌下将A步骤形成的水性铁红浆缓缓加入B步骤的乳液混合液中， 搅拌25-35分钟，用氨水调PH值7. 8-8. 5，粘度为涂-4杯23士2°C 25秒；
D 过滤包装用振动筛过滤包装。
使用本发明的方法由于生产过程中使用去离子水作为溶剂，因此作为溶剂的去离 子水待漆膜干燥后，全部挥发到大气中，对环境没有任何污染，而且由于去离子水的成本低 于目前使用的有机溶剂的成本，因此生产的水性浸涂丙烯酸车间底漆节省能源并降低了 成本。
具体实施方式
下面对本发明的水性丙烯酸树脂及其制备方法和含有水性丙烯酸树脂的水性浸 涂丙烯酸车间底漆及其制备方法作进一步详细说明。
本发明的水性丙烯酸树脂，其配比包括甲基丙烯酸甲酯24. 5-33. 15份，丙烯酸 丁酯16-25. 5份，N-羟甲基丙烯酰胺0. 85-1. 5份，磷酸盐表面活性剂1. 4_3份，重量百分比 浓度为40 %的聚丙烯酸钠2-3份，去离子水48-52份，过硫酸铵1. 5-2. 5份，氨水0. 2-0. 5 份和用于最终反应的0. 1份甲醛硫酸盐和0. 1份过硫酸铵。其中，磷酸盐表面活性剂具体 可以是上海忠诚精细化工有限公司生产销售的牌号为A103的磷酸亚表面活性剂。当然还 可以是其他的磷酸盐表面活性剂。而氨水的量则是根据产生的混合物的PH值计算后加入 的，目的是调节最终的水性丙烯酸树脂的PH值至7. 8-8. 5之间。相对于现有技术而言，由 于采用了去离子水代替有机溶剂，大大节省了成本，而且由于使用去离子水作为溶剂，因此 挥发到大气中不会对大气造成任何的污染，属于亲环境产品，有效节省了资源，符合当前节能减排的总体发展趋势。
本发明的一种水性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤
A.混合原料将24. 5-33. 15份甲基丙烯酸甲酯，16-25. 5份丙烯酸丁酯和0.85-1. 5份N-羟甲基丙烯酰胺混合并搅拌均勻成为混合单体；将50份去离子水的一半加 入1. 4-3份磷酸盐表面活性剂混合并搅拌均勻成为表面活性剂的水溶液；
B.预乳化在搅拌条件下将混合单体缓缓加入表面活性剂的水溶液中，同时加入1.5-2. 5份过硫酸铵的3/5量形成预乳化单体；
C.聚合反应将剩余25份去离子水，2份浓度为40%的聚丙烯酸钠投入反应釜 中，搅拌条件下升温至68°C _72°C，将1/5的上述预乳化单体直接从高位槽加入反应釜中， 当反应釜中温度达到70°C时产生回流液体，回流结束后，用2-3小时将剩余4/5的预乳化单 体滴入反应釜中，滴完后保温1小时，补入B步骤加入的1. 5-2. 5份过硫酸铵量的剩余1/5 量的过硫酸铵，保温1-1. 5小时，再补入B步骤加入的1. 5-2. 5份过硫酸铵量的剩余1/5量 的过硫酸铵，保温1-1. 5小时后降温，降温的同时加入0. 1份甲醛硫酸盐，0. 1份过硫酸铵， 温度降至室温后加入氨水调节PH值为7. 8-8. 5 ；
D 过滤包装使用振动筛过滤，包装备用。
其中浓度为40%的聚丙烯酸钠中浓度百分比为重量百分比。而搅拌条件选升温 至68°C _72°C，如果温度低于68°C，那么后期加入预乳化单体后的反应比较缓慢，在70°C 时不能产生回流液体。而如果温度高于72°C，那么单体会挥发，反应释放大量的热，反应剧 烈，容易发生溢釜，产生危险。而回流后用2-3小时将剩余的预乳化单体滴入反应釜中，如 果使用时间低于2小时，那么就是滴的过快，将产生大量的热量，反应剧烈，将产生溢釜，比 较危险，而如果滴入的过于慢，即时间超过3小时，那么生产周期过于长，降低生产效率。另 外，加入过硫酸铵后的保温时间为1-1. 5小时，如果保温时间低于1小时那么反应不彻底， 不能生成最终的水性丙烯酸树脂，而如果保温时间过于长，如超过1. 5小时，虽然反应比较 彻底，但是生产周期过长，不利于提高生产效率。而最终反应时加入甲醛硫酸盐(俗称吊白 块)和少量的过硫酸铵的作用是使得反应完全。
在上述步骤中，如果配比中用于初级反应的1. 5-2. 5份过硫酸铵量具体为f，那么 B步骤中加入的过硫酸铵量为0. 6f，而在C步骤中依次分两次分别加入硫酸铵量均为0. 2f。 或者说B步骤为初级反应的1. 5-2. 5份过硫酸铵量的3/5，而在C步骤中分两步分别加入剩 余初级反应的过硫酸铵量的一半。最终反应时还要加入0. 1份的过硫酸铵，这个过硫酸铵 的量未包含在1. 5-2. 5份过硫酸铵中，在配比中也是单独计算的。即总体配比中的过硫酸 铵的含量为1.6-2. 6份之间。
比较优选的水性丙烯酸树脂的配比和制备方法为
A.混合原料将30. 65份甲基丙烯酸甲酯，18. 5份丙烯酸丁酯和0. 85份N-羟甲 基丙烯酰胺混合并搅拌均勻成为混合单体；将25份去离子水加入1. 5份磷酸盐表面活性剂 混合并搅拌均勻成为表面活性剂的水溶液；
B.预乳化在搅拌条件下将混合单体缓缓加入表面活性剂的水溶液中，同时加 入1. 5份的过硫酸铵形成预乳化单体；
C.聚合反应将剩余量的去离子水，2-3份浓度为40%的聚丙烯酸钠投入反应釜 中，搅拌条件下升温至70°C，将1/5的上述预乳化单体直接从高位槽加入反应釜中，当反应釜中温度达到70°C时产生回流液体，回流结束后，用2小时将剩余4/5的预乳化单体滴入 反应釜中，滴完后保温1小时，补入0. 5份的过硫酸铵，保温1小时，再补入0. 5份的过硫酸 铵，保温1小时后降温，降温的同时加入0. 1份甲醛硫酸盐，0. 1份过硫酸铵，温度降至室温 后加入氨水调节PH值为7. 8-8. 5 ；D 过滤包装使用振动筛过滤，包装备用。由于产生的水性丙烯酸树脂是在水相中乳液自由基聚合而成的，去离子水作为溶 剂，去离子水替代有机溶剂，不仅节省能源，降低了成本，而且去离子水挥发后不会产生有 毒物质，不会对大气造成污染，属于亲环境产品。而水性丙烯酸树脂制备过程中所使用的蒸 汽加热反应釜，带有分馏柱、回流冷却器、带搅拌器的高位槽和振动筛，该反应釜采用旋讲 式，转速为100-120转/分。这样的蒸汽加热反应釜是目前市场上通用的，可以买到的。实施例按照下述配比表和上述制备方法，制造的水性丙烯酸树脂性能对比如下表1生产水性丙烯酸树脂的配比
权利要求
1.水性丙烯酸树脂，其特征在于其配比包括甲基丙烯酸甲酯5-33.15份，丙烯酸 丁酯16-25. 5份，N-羟甲基丙烯酰胺0. 85-1. 5份，磷酸盐表面活性剂1. 4_3份，重量百分比 浓度为40%的聚丙烯酸钠2-3份，去离子水48-52份，过硫酸铵1. 5-2. 5份，氨水0. 2-0. 5 份和用于最终反应的0. 1份甲醛硫酸盐和0. 1份过硫酸铵。
2.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤A.混合原料将24.5-33. 15份甲基丙烯酸甲酯，16-25. 5份丙烯酸丁酯和0. 85-1. 5份 N-羟甲基丙烯酰胺混合并搅拌均勻成为混合单体；将50份去离子水的一半加入1. 4-3份 磷酸盐表面活性剂混合并搅拌均勻成为表面活性剂的水溶液；B.预乳化在搅拌条件下将混合单体缓缓加入表面活性剂的水溶液中，同时加入 1. 5-2. 5份过硫酸铵的3/5量形成预乳化单体；C.聚合反应将剩余25份去离子水，2份浓度为40%的聚丙烯酸钠投入反应釜中，搅 拌条件下升温至68°C _72°C，将1/5的上述预乳化单体直接从高位槽加入反应釜中，当反应 釜中温度达到70°C时产生回流液体，回流结束后，用2-3小时将剩余4/5的预乳化单体滴入 反应釜中，滴完后保温1小时，补入B步骤加入的1. 5-2. 5份过硫酸铵量的剩余1/5量的过 硫酸铵，保温1-1. 5小时，再补入B步骤加入的1. 5-2. 5份过硫酸铵量的剩余1/5量的过硫 酸铵，保温1-1. 5小时后降温，降温的同时加入0. 1份甲醛硫酸盐，0. 1份过硫酸铵，温度降 至室温后加入氨水调节PH值为7. 8-8. 5 ；D 过滤包装使用振动筛过滤，包装备用。
3.根据权利要求2所述的一种水性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤A.混合原料将30.65份甲基丙烯酸甲酯，18. 5份丙烯酸丁酯和0. 85份N-羟甲基丙 烯酰胺混合并搅拌均勻成为混合单体；将25份去离子水加入1. 5份磷酸盐表面活性剂混合 并搅拌均勻成为表面活性剂的水溶液；B.预乳化在搅拌条件下将混合单体缓缓加入表面活性剂的水溶液中，同时加入1.5 份的过硫酸铵形成预乳化单体；C.聚合反应将剩余25份去离子水，2份浓度为40%的聚丙烯酸钠投入反应釜中，搅 拌条件下升温至70°C，将1/5的上述预乳化单体直接从高位槽加入反应釜中，当反应釜中 温度达到70°C时产生回流液体，回流结束后，用2小时将剩余4/5的预乳化单体滴入反应釜 中，滴完后保温1小时，补入0. 5份的过硫酸铵，保温1小时，再补入0. 5份过硫酸铵，保温 1小时后降温，降温的同时加入0. 1份甲醛硫酸盐，0. 1份过硫酸铵，温度降至室温后加入氨 水调节PH值为7. 8-8. 5 ；D 过滤包装使用振动筛过滤，包装备用。
4.含有权利要求1所述的水性丙烯酸树脂的水性浸涂丙烯酸车间底漆，其特征在于 其配方包括15-20份湿法氧化铁红，1-5份水性三聚磷酸铝，8-16份ST防锈颜料，0. 8-1. 2 份重量百分比浓度为40%的聚丙烯酸钠，0. 2-0. 5份杀菌剂，1-2份968水性防锈剂，2-2. 5 份醇酯十二，35-50份水性丙烯酸树脂，30-40份去离子水。
5.根据权利要求4中所述的含有水性丙烯酸树脂的水性浸涂丙烯酸车间底漆的制备 方法，其特征在于包括以下步骤A 磨浆30-40份去离子水，15-20份湿法氧化铁红，1-5份水性三聚磷酸铝，8_16份ST 防锈颜料，0. 8-1. 2份重量百分比浓度为40%的聚丙烯酸钠，投入配料罐中高速分散20-40 分钟，用砂磨机分散至细度40 μ m，形成水性铁红浆冷却至室温备用；B 乳液混合液配制35-50份水性丙烯酸树脂，1-2份968水性防锈剂，0. 2-0. 5份杀菌 剂，投入搅拌罐中搅拌均勻，然后缓缓加入2-2. 5份醇酯十二，搅拌均勻形成乳液混合液；C 配漆在搅拌下将A步骤形成的水性铁红浆缓缓加入B步骤的乳液混合液中，搅拌 25-35分钟，用氨水调PH值7. 8-8. 5，粘度为涂-4杯23士2°C 25秒； D 过滤包装用振动筛过滤包装。
6.根据权利要求5中所述的含有水性丙烯酸树脂的水性浸涂丙烯酸车间底漆的制备 方法，其特征在于包括以下步骤A 磨浆去离子水35份，湿法氧化铁红15份，水性三聚磷酸铝2份，ST防锈颜料8份， 重量百分比浓度为40%的聚丙烯酸钠1份，投入配料罐中高速分散30分钟，用砂磨机分散 至细度40 μ m，形成水性铁红浆冷却至室温备用；B 乳液混合液配制水性丙烯酸树脂38份，968水性防锈剂1. 5份，杀菌剂0. 2-0. 5份， 投入搅拌罐中搅拌均勻，然后缓缓加入2份醇酯十二，搅拌均勻。C 配漆在搅拌下将A步骤形成的水性铁红浆缓缓加入B步骤形成的乳液混合液中， 搅拌30分钟，用氨水调PH值7. 8-8. 5，粘度涂-4杯23 士 2°C 25秒； D 过滤包装用振动筛过滤包装。
全文摘要
本发明公开了一种水性丙烯酸树脂及其制备方法及含有其的水性丙烯酸树脂的水性浸涂丙烯酸车间底漆及该车间底漆的制备方法，其中水性丙烯酸树脂其配比包括甲基丙烯酸甲酯24.5-33.15份，丙烯酸丁酯16-25.5份，N-羟甲基丙烯酰胺0.85-1.5份，磷酸盐表面活性剂1.4-3份，重量百分比浓度为40％的聚丙烯酸钠2-3份，去离子水48-52份，过硫酸铵1.5-2.5份，氨水0.2-0.5份和用于最终反应的0.1份甲醛硫酸盐和0.1份过硫酸铵。
文档编号C08F220/18GK102030859SQ20101052830
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者李勇, 梁淑华, 王辉 申请人:山东奔腾漆业有限公司