一种水性环氧改性丙烯酸树脂及其水分散体的制备方法
【专利摘要】本发明是属于水性涂料领域，是一种水性环氧改性丙烯酸树脂及其水分散体的制备方法。加入环氧树脂，加入溶剂30-40份搅拌溶解并升温至110-160℃，然后用3-4hr匀速滴加丙烯酸类羧基单体，丙烯酸类羟基单体，丙烯酸类其它单体与50～70％引发剂的混合物，滴加完后将剩余引发剂分成3份，每小时加一份，最后继续反应3hr，降温至80℃，加入剩余的9-19份溶剂，搅拌均匀，得到水性环氧改性丙烯酸树脂，其中树脂的酸值在22-39mgKOH/g，固含50-55％，黏度2000-5000cp，丙烯酸固体树脂的玻璃化温度20-35℃。取100份所得树脂加入5-9份中和剂，分散到100～200份水中，得到水性环氧改性丙烯酸树脂的水分散体。再在水分散体中氨基树脂，助剂等，可制得清漆或者色漆。采用水性环氧改性结构，降低了VOC的排放，节省了石油资源，也提高了丙烯酸漆膜的硬度和饱满程度。
【专利说明】一种水性环氧改性丙烯酸树脂及其水分散体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明是属于水性涂料领域，它是一种水性环氧改性丙烯酸树脂及其水分散体的制备方法。
【背景技术】
[0002]水性涂料是以水代替溶剂的，可以在很大程度上减少VOC的排放，从溶剂型漆的70%左右降低到20%以下，其环境可接受性大大高于溶剂型的涂料，并且节约石油资源，减少火灾隐患，改善操作环境。
[0003]无机非金属材料包括陶瓷，玻璃等的涂料包括酒瓶，化妆品瓶，家具的平板玻璃，工艺品的玻璃的涂料在涂料市场占据很大的份额，原来的玻璃涂装一直是以二甲苯，醋酸乙酯，醋酸丁酯等溶剂为稀释剂溶剂型涂料，有很大的气味，严重危害人的健康，并且很容易引发火灾，而水性涂料规避了这些风险，大大减少了 VOC的排放，以水代替溶剂也大大节约了石油资源，是一直环保的新型产品。
[0004]作为玻璃陶瓷灯无机非金属材料用涂料的主要成膜物，树脂起着决定性的作用。本发明即是这样一种用于水性玻璃涂料的水性环氧改性丙烯酸树脂，可以很好的代替溶剂型的陶瓷、玻璃涂料用丙烯酸树脂，其性能可以满足要求。
【发明内容】
[0005]本发明属于水性涂料领域，是一种水性环氧改性丙烯酸树脂和树脂水分散体的制备方法。
[0006]一种水性环氧改性丙烯酸树脂，由以下组分合成，环氧树脂3-20份，溶剂47-49份，丙烯酸类羧基单体3-6份，丙烯酸类羟基单体6-12份，其它丙烯酸类单体25-40份，引发剂1-5份。
[0007]一种水性环氧改性丙烯酸树脂的配方中原料的优选方案为环氧树脂3-10份，溶剂47-49份，丙烯酸类羧基单体3-4份，丙烯酸类羟基单体8-9份，其它丙烯酸类单体32-38份，引发剂1_3份。
[0008]一种水性环氧改性丙烯酸树脂的制备方法，其具体步骤为:
[0009](4)加入配方中的环氧树脂3?20份，加入溶剂30-40份搅拌溶解并升温至110-160。。；
[0010](5)按照配方量用3-4hr匀速滴加3?6份丙烯酸类羧基单体，6?12份丙烯酸类羟基单体，25?40份丙烯酸类其它单体与I?5份引发剂的50?70%的混合物，滴加完后将剩余引发剂分成3份，每小时加一份，最后继续反应3hr ；
[0011](6)降温至80°C，加入剩余的9-19份溶剂，搅拌均匀，得到水性环氧改性丙烯酸树脂。
[0012]其中树脂的酸值在22-39mgKOH/g，固含50-55 %，黏度2000_5000cp，丙烯酸固体树脂的玻璃化温度20-35°C。
[0013]制备方法中原料的添加量也可采用原料的优选范围。
[0014]一种环氧改性丙烯酸树脂水分散体的制备方法，取100份所得树脂加入5-9份中和剂，分散到100?200份水中，即可得到水性环氧改性丙烯酸树脂的水分散体。
[0015]中和剂为N，N-二甲基乙醇胺，三乙胺，N-乙基吗啉，氨水，AMP95 (2-氨基-2-甲基-1-丙醇)中的一种或者几种。
[0016]根据实际应用，再在水分散体中氨基树脂，助剂等，可制得玻璃清漆。
[0017]所述环氧树脂为双酚A，双酚F或者双酚S型环氧树脂，优选双酚A型环氧树脂，更优选当量500-3000的双酚A型环氧树脂，由于大量的羟基的存在，可提供树脂好的附着力和氨基树脂交联点。
[0018]所述溶剂为乙二醇丁醚，丁醇，二乙二醇丁醚，丙二醇丁醚，二丙二醇丁醚，丙二醇甲醚，异丙醇，仲丁醇，乙醇等水溶性醇醚类溶剂中的一种或几种。
[0019]所述丙烯酸羧基单体为丙烯酸或甲基丙烯酸的一种或两种，提供树脂水溶性。
[0020]所述丙烯酸羟基单体为(甲基)丙烯酸羟乙酯，(甲基)丙烯酸羟丙酯的一种或几种。
[0021]所述其它丙烯酸类单体为(甲基)丙烯酸丁酯，苯乙烯，甲基丙烯酸异冰片酯，甲基丙烯酸甲酯中的几种。
[0022]所述引发剂为过氧化苯甲酸，过氧化苯甲酰叔丁酯，二叔丁基过氧化物，二叔戊基过氧化物，过氧化氢异丙苯，过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯中的一种或两种。
[0023]本发明的优点
[0024]本发明的主体是丙烯酸树脂，加入环氧树脂改性，提高了树脂对基材的附着力，增加了跟氨基树脂等交联剂的交联点，使所配制的漆具有更高的硬度和附着力，从而提高了漆的耐水性，耐溶剂性。
[0025]本发明将树脂做成水溶性树脂，以水为稀释剂，大大降低了 VOC的排放，VOC从溶剂型漆的大概一半的量，改善了环境，降低了对人体的伤害，同时也降低了火灾的隐患。
[0026]所以本发明可以应用于氨基树脂，脲醛树脂等交联制成烘烤型玻璃涂料，具有好的硬度，附着力，耐水性，降低了溶剂型漆的VOC排放。
【具体实施方式】
[0027]实例I
[0028]环氧树脂E123份，乙二醇丁醚25份，二乙二醇丁醚6份，异丙醇4份，加入反应容器中，升温至115°C溶解，将丙烯酸3份，丙烯酸丁酯10份，丙烯酸羟乙酯12份，甲基丙烯酸甲酯12份，苯乙烯同过氧化苯甲酯叔丁酯I份混合均匀，用3-4hr均匀滴加入反应容器中，滴加完后分三次补加过氧化苯甲酸叔丁酯1.5份，最后保温反应3hr。降温到80°C加入异丙醇13份，搅拌均匀即可。所得树脂的酸值在22.8mgKOH/g,固含53%。黏度2400-3000厘伯.丙烯酸固体树脂的理论玻璃化温度25°C，所得到的树脂使用时加入中和剂7份，分散到165份水中，再加入氨基树脂30份，有机硅基材润湿剂0.4份，搅拌均匀，使用时加氨基或环氧基硅烷偶联剂3份，可制得双组分玻璃清漆，喷涂漆膜经180°C 15min烘烤，硬度4H，附着力I级，耐水浸泡72hr，不起泡，耐酒精24hr，不起泡。所得玻璃清漆的VOC含量在20%以下。
[0029]实例2
[0030]环氧树脂E128份，乙二醇丁醚25份二乙二醇丁醚6份，异丙醇4份，加入反应容器中溶解，升温至115°C，将丙烯酸5份，丙烯酸丁酯10份，丙烯酸羟乙酯8.5份，甲基丙烯酸甲酯13份苯乙烯10份，同过氧化苯甲酸1.2份混合均匀，用3-4hr均匀滴加入反应容器中，滴加完后分三次补加过氧化苯甲酸叔丁酯1.5份，最后130°C保温反应3hr。降温到80°C加入异丙醇13份，搅拌均匀即可。所得树脂的酸值在37mgKOH/g，固含54.3%。黏度2400-3500厘伯.丙烯酸固体树脂的理论玻璃化温度31 °C，所得到的树脂使用时加入中和剂7份，分散到190份水中，再加入氨基树脂30份，有机硅基材润湿剂0.4份，搅拌均匀，使用时加氨基或环氧基硅烷偶联剂3份，可制得双组分玻璃清漆，喷涂漆膜经180度15分钟烘烤，硬度4H，附着力I级，耐水浸泡72hr，不起泡，耐酒精24hr，不起泡。所得玻璃清漆的VOC含量在20%以下。
[0031]实例3
[0032]环氧树脂E125份，乙二醇丁醚25份二乙二醇丁醚6份，异丙醇4份，加入反应容器中溶解，升温至115°C，将丙烯酸4.5份，丙烯酸丁酯12份，丙烯酸羟乙酯9份，甲基丙烯酸甲酯12份苯乙烯12份，同过氧化苯甲酸I份混合均匀，用3-4hr均匀滴加入反应容器中，滴加完后分三次补加过氧化苯甲酸叔丁酯1.5份，最后130°C保温反应3hr。降温到80°C加入异丙醇13份，搅拌均匀即可。所得树脂的酸值在33mgK0H/g，固含54%。黏度3500厘伯.丙烯酸固体树脂的理论玻璃化温度26°C，所得到的树脂使用时加入中和剂7份，分散到180份水中，再加入氨基树脂30份，有机硅基材润湿剂0.4份，搅拌均匀，使用时加氨基或环氧基硅烷偶联剂3份，可制得双组分玻璃清漆，喷涂漆膜经180°C 15min烘烤，硬度4H，附着力I级，耐水浸泡72hr，不起泡，耐酒精24hr，不起泡。所得玻璃清漆的VOC含量在20%以下。
[0033]实例4
[0034]环氧树脂E1410份，乙二醇丁醚30份，二乙二醇丁醚6份，加入反应容器中溶解，升温至145-150°C，开动搅拌，将丙烯酸5份，丙烯酸丁酯12份，丙烯酸羟乙酯9份，甲基丙烯酸甲酯10份苯乙烯10份，同二叔丁基过氧化物I份混合均匀，用3-4hr均匀滴加入反应容器中，滴加完后分三次补加二叔丁基过氧化物1.5份，最后145-150°C保温反应3hr。降温到80°C加入异丙醇13份，搅拌均匀即可。所得树脂的酸值在36mgK0H/g，固含54.4%。黏度3500厘伯.丙烯酸固体树脂的理论玻璃化温度22°C，所得到的树脂使用时加入中和剂7份，分散到180份水中，再加入氨基树脂30份，有机硅基材润湿剂0.4份，搅拌均匀，使用时加氨基或环氧基硅烷偶联剂3份，可制得双组分玻璃清漆，喷涂漆膜经180°C 15min烘烤，硬度4H，附着力I级，耐水浸泡72hr，不起泡，耐酒精24hr，不起泡。所得玻璃清漆的VOC含量在20%以下。
【权利要求】
1.一种水性环氧改性丙烯酸树脂的制备方法，其具体步骤为: (1)加入配方中的环氧树脂3?20份，加入溶剂30-40份搅拌溶解并升温至110-160。。； (2)按照配方量用3-4hr匀速滴加3?6份丙烯酸类羧基单体，6?12份丙烯酸类羟基单体，25?40份丙烯酸类其它单体与I?5份引发剂的50?70%的混合物，滴加完后将剩余引发剂分成3份，每小时加一份，最后继续反应3hr ； (3)降温至80°C，加入剩余的9-19份溶剂，搅拌均匀，得到水性环氧改性丙烯酸树脂。
2.如权利要求1所述之一种水性环氧改性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤: (1)为将环氧树脂3-10份，加入溶剂30-40份搅拌溶解并升温至110-160°C; (2)用3-4hr匀速滴加3-4份丙烯酸类羧基单体，8-9份丙烯酸类羟基单体，32-38份丙烯酸类其它单体与1-3份引发剂的50?70%的混合物； (3)将剩余引发剂分成3份，每小时加一份，最后继续反应3hr; (4)降温至80°C，加入剩余的9-19份溶剂，搅拌均匀，得到水性环氧改性丙烯酸树脂。
3.如权利要求1所述之水性环氧改性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于:环氧树脂为双酚A，双酚F或者双酚S型环氧树脂。
4.如权利要求1所述之水性环氧改性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于:环氧树脂为环氧当量500-3000的双酚A型环氧树脂。
5.如权利要求1所述之水性环氧改性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于:所述溶剂为乙二醇丁醚，丁醇，二乙二醇丁醚，丙二醇丁醚，二丙二醇丁醚，丙二醇甲醚，异丙醇，仲丁醇，乙醇等水溶性醇醚类溶剂中的一种或几种。
6.如权利要求1所述之水性环氧改性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于:所述丙烯酸羧基单体为丙烯酸或甲基丙烯酸的一种或两种；所述丙烯酸羟基单体为(甲基)丙烯酸羟乙酯，(甲基)丙烯酸羟丙酯的一种或几种。
7.如权利要求1所述之水性环氧改性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于:所述其它丙烯酸类单体为(甲基)丙烯酸丁酯，苯乙烯，甲基丙烯酸异冰片酯，甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。
8.如权利要求1所述之水性环氧改性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于:所述引发剂为过氧化苯甲酸，过氧化苯甲酰叔丁酯，二叔丁基过氧化物，二叔戊基过氧化物，过氧化氢异丙苯，过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯中的一种或两种。
9.一种水性环氧改性丙烯酸树脂水分散体的制备方法，将权利要求1-8任一权利要求所得到的水性环氧改性丙烯酸树脂取100份，加入5-9份中和剂，分散到100-200份水中，得到水性环氧改性丙烯酸树脂的水分散体。
10.如权利要求9所述之一种水性环氧改性丙烯酸树脂水分散体的制备方法，其特征在于:中和剂为N，N-二甲基乙醇胺，三乙胺，N-乙基吗啉，氨水，AMP95(2-氨基-2-甲基-1-丙醇)中的一种或者几种。
【文档编号】C08F283/10GK104513345SQ201410736457
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】王英, 秦文 申请人:北京金汇利应用化工制品有限公司