一种含羟基聚丙烯酸酯二级水分散体及其制备方法与流程

文档序号:17387846发布日期:2019-04-13 00:17阅读:793来源:国知局

本发明涉及属于涂料技术领域,具体涉及一种水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体及其制备方法。



背景技术:

传统的溶剂型聚氨酯涂料因其附着力强、弹性可调、耐高温和低温、耐溶剂、耐磨、光泽高、涂膜丰满等优点在各种领域得到了广泛的应用,但其含有甲苯、二甲苯等对环境和人类有害的有机溶剂。水性聚氨酯涂料具有无毒、不燃、不污染环境、节省能源等优点,正在逐步取代传统的溶剂性涂料,符合涂料发展的方向。

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。由异氰酸酯固化剂和羟基型水性丙烯酸树脂交联固化反应的双组份水性聚氨酯,由于涂膜交联密度高、具有优异的物理机械性能和耐化学介质性能,可代替同类型溶剂型产品用作汽车漆、高级木器漆、塑料漆及工业防腐涂料等。

水性丙烯酸酯分散体一般分为一级分散体和二级分散体。丙烯酸酯一级分散体不含溶剂,是在乳化剂的作用下使丙烯酸酯单体在水相中聚合得到的,聚合物分子量大,乳液的粒径较大,外观呈乳白,并且由于乳化剂的存在,漆膜往往耐水性不佳。使用这种分散体制备的氨基烤漆光泽通常较低,外观不理想。丙烯酸酯二级分散体则是先通过溶液聚合得到含亲水性基团的树脂,再用中和剂将亲水基团部分或全部中和成盐,最后通过转相工艺分散于水中得到的。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份聚氨酯涂料,漆膜光泽高、丰满度好,外观可媲美溶剂型的双组份聚氨酯。

为了追求分散性和存储稳定性,目前大多数的丙烯酸酯二级分散体(阴离子型)在合成时引入了较多的羧基,从而提高了树脂的酸值,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,固含量无法提高。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cn101914185a和cn102850703a为了降低体系的粘度,反应过程中加入的溶剂较多,但是后期并未脱除从而导致产品的voc含量较高。中国专利cn104356291a提供了一种工艺简单的水性羟基丙烯酸树脂的制备方法,但是其聚合温度太低,引入的反应型稀释剂量又非常少(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。中国专利cn201610446235.2、cn201710503885.0和cn201710562230.0通过引入活性稀释剂参与反应,降低体系黏度,从而提高固含量,但在转相的时候无法克服分散体由油包水w/o型转化为水包油o/w型过程中出现的粘度急剧增加的问题,由于树脂酸值低,加水分散时没有高速分散很难乳化,甚至还需要外加反应型乳化剂,增加了生产成本。

由此,有必要提供一种水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体的制备方法,以解决现有技术存在的问题。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体及其制备方法,本发明的方法采用两步聚合工艺,使分散体的羧基排列在共聚物的分子链尾端,同时采用油滴水的转相工艺,将聚合物逐渐稀释到中和剂的水溶液中,这样能够更好地转相,且能够在很低的酸值条件下,制备出稳定的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体。

本发明通过以下技术方案实现

方案一:

一种水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体的制备方法,主要由以下质量份的组分按照以下步骤制备而成:助溶剂1~3份、含羧基单体0.5~2份、含羟基单体5~15份、丙烯酸酯单体15~35份、乙烯类单体5~15份、引发剂0.5~1份、中和剂0.5~2份、去离子水48~55份,

包括以下制备步骤:

(1)将含羧基单体、含羟基单体、丙烯酸酯单体、乙烯类单体混合均匀成混合单体,然后往反应釜中持续通入氮气排除水气、空气,然后再加入助溶剂,搅拌升温至指定温度,开始滴加第一部分混合单体和第一部分引发剂,在2~3小时内滴完,保温0.5~1小时,所述的第一部分混合单体占混合单体总量的50~80wt%,所述的第一部分混合单体与第一部分引发剂的质量比为100:1.4-2.4;

(2)保持温度不变继续向步骤(1)得到的物料中滴加第二部分混合单体和第二部分引发剂,在2~3小时内滴完,保温1~2小时,所述的第二部分混合单体与第二部分引发剂的质量比为100:1.4-2.4;

(3)减压蒸馏出助溶剂(130℃,0.01mpa条件下,减压抽真空1h),然后通入氮气,得到共聚物固体;

(4)在稀释罐中加入去离子水和中和剂,搅拌并升温至60-70℃;

(5)将反应釜中的共聚物固体加热到100-140℃,然后在2~3小时时间内滴入步骤(4)所述的稀释罐中,同时保持稀释罐中分散体的温度为70-80℃;

(6)滴完后保持温度不变,滴加第三部分引发剂,保温0.5~1小时后过滤出料,即得所述的水性含羟基聚丙烯酸酯水分散体。

优选地,步骤(1)中指定温度为聚合反应中所用引发剂的半衰期的分解温度,步骤(1)中指定时间为2~3小时。半衰期的温度为1~3小时。

优选地,步骤(2)中所述含羧基单体的混合单体为含羧基单体、含羟基单体、丙烯酸酯单体、乙烯类单体的混合物。

优选地,所述的助溶剂为丙酮、甲乙酮、醋酸丁酯、100号溶剂油、200号溶剂油、二甲苯、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、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯或丙二醇乙醚醋酸酯中的一种或者任意两种以上按照任意比例混合而成。

优选地,所述含羧基单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸或马来酸中的一种或者任意两种以上按照任意比例混合而成。

优选地,所述含羟基单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸羟丁酯中的一种或者任意两种以上按照任意比例混合而成。

优选地,所述丙烯酸酯单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸-4-叔丁基环己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯、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、甲基丙烯酸苯甲酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯或甲基丙烯酸-4-叔丁基环己酯中的一种或者任意两种以上按照任意比例混合而成。

优选地,所述乙烯类单体为苯乙烯、对甲基苯乙烯、醋酸乙烯、叔碳酸乙烯酯veova9、丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、间-甲基苯乙烯、丙烯腈或甲基丙烯腈中的一种或者任意两种以上按照任意比例混合而成。

优选地,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、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、过氧化醋酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、过氧化叔戊酸叔丁酯、过硫酸钾、过硫酸铵、氯酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或连二亚硫酸钠中的一种或者任意两种以上按照任意比例混合而成。

优选地,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、乙基二异丙胺或二乙基乙醇胺中的一种或者任意两种以上按照任意比例混合而成。

方案二:

一种上述任一实施方案中所述的制备方法制备出的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体。

丙烯酸树脂二级分散体在传统转相工艺中,一方面需要先加入中和剂对树脂进行成盐反应,该反应即使在溶剂存在的条件下也会导致树脂粘度急剧上升,造成中和反应不均一;另一方面,在中和反应后对树脂加水分散时,由于分散过程中会经历相反转过程(随着水加入量的增多分散体由w/o型转化为o/w型),体系的粘度变化非常大,开始加水稀释时,粘度下降较快,继续加水稀释时树脂粘度再次急剧增大,到达最大值后粘度再急剧下降,该分散过程需要足够强的剪切力,否则极易造成乳化的不均一。本发明解决了现有水性丙烯酸树脂二级分散体制备过程中需要高速搅拌分散且存在中和、乳化不均一造成的树脂储存稳定性不佳的问题。

和现有技术相比,本发明的有益效果在于:

(1)本发明所制得的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体,采用两步聚合工艺,使共聚物中的羧基排列在共聚物的分子链末端,这样在转相过程中,聚合物能够更好地亲水分散,且能够在很低的酸值条件下,制备出水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体;

(2)本发明所制得的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体,采用缓慢将共聚物滴加到水中的分散工艺,与传统的往树脂中加水稀释的分散工艺相比,树脂的中和乳化程度更均一,所得分散体的稳定性更高。

(3)本发明所制得的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体,在转相过程中不存在相反转,体系一直是水包油的状态,与传统转相工艺相比,转相更容易,不需要高速搅拌。

(4)本发明所制得的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体,由于酸值低,转相过程粘度低,因此可以制得黏度低、固含量50%左右的含羟基丙烯酸树脂二级分散体;同时,由于具有较低的酸值,耐水性明显优于一般的聚丙烯酸酯分散体;

(5)本发明所制得的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体,采用“后除残单”的工艺,即在共聚物转相完成后再去除残留单体,与传统在中和前除残单的工艺相比,由于体系粘度低很多,除残单的效率更高更彻底。

(6)本发明所制得的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体,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、硬度高、耐化学品性优良的特点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步阐述:但是不只仅仅局限于以下实施例,凡是依据本发明原理的任何改进或替换,均应在本发明的保护范围之内。

(一)实施方式

一种水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体的制备方法,其特征在于:主要由以下质量份的组分按照以下步骤制备而成:助溶剂1~3份、含羧基单体0.5~2份、含羟基单体5~15份、丙烯酸酯单体15~35份、乙烯类单体5~15份、引发剂0.5~1份、中和剂0.5~2份、去离子水48~55份,

包括以下制备步骤:

(1)将含羧基单体、含羟基单体、丙烯酸酯单体、乙烯类单体混合均匀成混合单体,然后往反应釜中持续通入氮气排除水气、空气,然后再加入助溶剂,搅拌升温至指定温度,开始滴加第一部分混合单体和第一部分引发剂,在2~3小时内滴完,保温0.5~1小时,所述的第一部分混合单体占混合单体总量的50~80wt%,所述的第一部分混合单体与第一部分引发剂的质量比为100:1.4-2.4;

(2)保持温度不变继续向步骤(1)得到的物料中滴加第二部分混合单体和第二部分引发剂,在2~3小时内滴完,保温1~2小时,所述的第二部分混合单体与第二部分引发剂的质量比为100:1.4-2.4;

(3)减压蒸馏出助溶剂(130℃,0.01mpa条件下,减压抽真空1h),然后通入氮气,得到共聚物固体;

(4)在稀释罐中加入去离子水和中和剂,搅拌并升温至60-70℃;

(5)将反应釜中的共聚物固体加热到100-140℃,然后在2~3小时时间内滴入步骤(4)所述的稀释罐中,同时保持稀释罐中分散体的温度为70-80℃;

(6)滴完后保持温度不变,滴加第三部分引发剂,保温0.5~1小时后过滤出料,即得所述的水性含羟基聚丙烯酸酯水分散体。

优选地,步骤(1)中指定温度为聚合反应中所用引发剂的半衰期的分解温度,步骤(1)中指定时间为2~3小时。半衰期的温度为1~3小时。

优选地,步骤(2)中所述含羧基单体的混合单体为含羧基单体、含羟基单体、丙烯酸酯单体、乙烯类单体的混合物。

优选地,所述的助溶剂为丙酮、甲乙酮、醋酸丁酯、100号溶剂油、200号溶剂油、二甲苯、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、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯或丙二醇乙醚醋酸酯中的一种或者任意两种以上按照任意比例混合而成。

优选地,所述含羧基单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸或马来酸中的一种或者任意两种以上按照任意比例混合而成。

优选地,所述含羟基单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸羟丁酯中的一种或者任意两种以上按照任意比例混合而成。

优选地,所述丙烯酸酯单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸-4-叔丁基环己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯、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、甲基丙烯酸苯甲酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯或甲基丙烯酸-4-叔丁基环己酯中的一种或者任意两种以上按照任意比例混合而成。

优选地,所述乙烯类单体为苯乙烯、对甲基苯乙烯、醋酸乙烯、叔碳酸乙烯酯veova9、丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、间-甲基苯乙烯、丙烯腈或甲基丙烯腈中的一种或者任意两种以上按照任意比例混合而成。

优选地,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、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、过氧化醋酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、过氧化叔戊酸叔丁酯、过硫酸钾、过硫酸铵、氯酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或连二亚硫酸钠中的一种或者任意两种以上按照任意比例混合而成。

优选地,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、乙基二异丙胺或二乙基乙醇胺中的一种或者任意两种以上按照任意比例混合而成。

(二)具体实施例

实施例1

往四口反应瓶a中通入氮气,将200g的100#溶剂油加到反应瓶中,搅拌升温至140-150℃,开始滴加144g丙烯酸羟乙酯、151.2g甲基丙烯酸甲酯、54g丙烯酸丁酯、78g甲基丙烯酸正丁酯、154.8g苯乙烯的混合物及9g的叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯,控制滴加速度均匀,在3h内滴完,滴完后保温45min后开始滴加31g丙烯酸、96g丙烯酸羟乙酯、100.8g甲基丙烯酸甲酯、36g丙烯酸丁酯、52g甲基丙烯酸正丁酯、103.2g苯乙烯的混合物及6g的叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯,在2h内匀速滴完,保温1.5h,减压蒸馏出100#溶剂油,使剩下30g,充入氮气;取另外一个四口反应瓶b,加入1000g去离子水和33g二甲基乙醇胺,搅拌升温至60-70℃,100-130℃下将反应瓶a中的树脂滴加到反应瓶b中,2~3h内滴完,保持反应瓶中的温度在70-80℃,滴完保持温度不变,一次性加入3g叔丁基过氧化氢,搅拌5min后,在30min内匀速滴加20g浓度为0.8wt%的连二亚硫酸钠水溶液,保温30min后后过滤出料,得到所述的水性含羟基聚丙烯酸酯水分散体。

所得水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体的固含量50%,粘度260mpa·s,酸值22mgkoh/g,羟值114mgkoh/g。

实施例2

往四口反应瓶a中通入氮气,将200g的醋酸丁酯/二甲苯混合液加到反应瓶中,搅拌升温至140-150℃,开始滴加182g丙烯酸羟丙酯、196g甲基丙烯酸甲酯、42g丙烯酸丁酯、70g甲基丙烯酸正丁酯、126g苯乙烯、56g叔碳酸乙烯酯veova9的混合物及12.6g的二叔戊基过氧化物,控制滴加速度均匀,在2.5h内滴完,滴完后保温30min后开始滴加34g丙烯酸、78g丙烯酸羟丙酯、84g甲基丙烯酸甲酯、18g丙烯酸丁酯、30g甲基丙烯酸正丁酯、54g苯乙烯、24g叔碳酸乙烯酯veova9的混合物及5.4g的二叔戊基过氧化物,在2h内匀速滴完,保温2h,减压蒸馏出溶剂,使剩下30g,充入氮气;取另外一个四口反应瓶b,加入1000g去离子水和36g二甲基乙醇胺,搅拌速度300r/min,升温至60-70℃,100-130℃下将反应瓶a中的树脂滴加到反应瓶b中,2~3h内滴完,保持反应瓶中的温度在70-80℃,滴完保持温度不变,一次性加入3g叔丁基过氧化氢,搅拌5min后,在30min内匀速滴加29g浓度为0.8wt%的亚硫酸钠水溶液,保温30min后后过滤出料,得到所述的水性含羟基聚丙烯酸酯水分散体。

所得水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体的固含量50%,粘度300mpa·s,酸值26mgkoh/g,羟值110mgkoh/g。

实施例3

往四口反应瓶a中通入氮气,将200g的丙二醇丁醚加到反应瓶中,搅拌升温至140-150℃,开始滴加252.24g甲基丙烯酸羟丁酯、67.56g甲基丙烯酸甲脂、58.08g丙烯酸异辛酯、58.4g丙烯酸缩水甘油酯、102.4g甲基丙烯酸叔丁酯、84g间甲基苯乙烯的混合物及14.72g的过氧化-2-乙基己酸叔丁酯,控制滴加速度均匀,在3h内滴完,滴完后保温60min后开始滴加42g衣康酸、63.06g甲基丙烯酸羟丁酯、16.89g甲基丙烯酸甲酯、14.52g丙烯酸异辛酯、14.6g丙烯酸缩水甘油酯、25.6g甲基丙烯酸叔丁酯、21g间甲基苯乙烯的混合物及3.68g的过氧化-2-乙基己酸叔丁酯,在2h内匀速滴完,保温1.5h,减压蒸馏出溶剂,使剩下63g,充入氮气;取另外一个四口反应瓶b,加入1156g去离子水和41.58g二乙基乙醇胺,搅拌速度300r/min,升温至60-70℃,100-130℃下将反应瓶a中的树脂滴加到反应瓶b中,2~3h内滴完,保持反应瓶中的温度在70-80℃,滴完保持温度不变,一次性加入2.6g过硫酸铵,保温30min后后过滤出料,得到所述的水性含羟基聚丙烯酸酯水分散体。

所得水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体的固含量48%,粘度620mpa·s,酸值31mgkoh/g,羟值129mgkoh/g。

实施例4

往四口反应瓶a中通入氮气,将200g的丙二醇甲醚醋酸酯加到反应瓶中,搅拌升温至140-150℃,开始滴加141.18g丙烯酸羟丁酯、48.4g甲基丙烯酸甲脂、66.04g甲基丙烯酸异冰片酯、73.45g甲基丙烯酸缩水甘油酯、103.68g甲基丙烯酸苯甲酯、138.58g醋酸乙烯、66.43g叔碳酸乙烯酯veova9的混合物及12.29g的二叔丁基过氧化物,控制滴加速度均匀,在3h内滴完,滴完后保温60min后开始滴加10.5g富马酸、76.02g丙烯酸羟丁酯、26.06g甲基丙烯酸甲脂、35.56g甲基丙烯酸异冰片酯、39.55g甲基丙烯酸缩水甘油酯、55.83g甲基丙烯酸苯甲酯、74.62g醋酸乙烯、35.77g叔碳酸乙烯酯veova9的混合物及6.62g的二叔丁基过氧化物,在2h内匀速滴完,保温1.5h,减压蒸馏出溶剂,使剩下21g,充入氮气;取另外一个四口反应瓶b,加入1051g去离子水和17.4g三乙胺,搅拌速度300r/min,升温至60-70℃,100-130℃下将反应瓶a中的树脂滴加到反应瓶b中,2~3h内滴完,保持反应瓶中的温度在70-80℃,滴完保持温度不变,一次性加入2.1g过硫酸钾,保温30min后后过滤出料,得到所述的水性含羟基聚丙烯酸酯水分散体。

所得水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体的固含量49%,粘度580mpa·s,酸值15mgkoh/g,羟值89mgkoh/g。

实施例5

往四口反应瓶a中通入氮气,将200g的乙二醇丁醚醋酸酯/甲乙酮加到反应瓶中,搅拌升温至140-150℃,开始滴加68.38g丙烯酸羟丙酯、140.79g丙烯酸甲脂、68.64g丙烯酸环己酯、101.73g丙烯酸缩水甘油酯、167.05g丙烯酸十八烷基酯、34.45g甲基丙烯腈、33.93g对甲基苯乙烯的混合物及12.29g的过氧化苯甲酸叔戊酯/偶氮二异庚腈,控制滴加速度均匀,在3h内滴完,滴完后保温45min后开始滴加42g马来酸酐、36.82g丙烯酸羟丙酯、75.81g丙烯酸甲脂、36.96g丙烯酸环己酯、54.78g丙烯酸缩水甘油酯、89.95g丙烯酸十八烷基酯、18.55g甲基丙烯腈、18.27g对甲基苯乙烯的混合物及6.62g的过氧化苯甲酸叔戊酯/偶氮二异庚腈,在2h内匀速滴完,保温1.5h,减压蒸馏出溶剂,使剩下63g,充入氮气;取另外一个四口反应瓶b,加入1012.6g去离子水和17.4g三乙胺,搅拌速度300r/min,升温至60-70℃,100-130℃下将反应瓶a中的树脂滴加到反应瓶b中,2~3h内滴完,保持反应瓶中的温度在70-80℃,滴完保持温度不变,分批加入2.1g氯酸钠/亚硫酸钠,保温30min后后过滤出料,得到所述的水性含羟基聚丙烯酸酯水分散体。

所得水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体的固含量49%,粘度450mpa·s,酸值64mgkoh/g,羟值42mgkoh/g。

对比例1

往四口反应瓶a中通入氮气,将200g的100#溶剂油加到反应瓶中,搅拌升温至140-150℃,开始滴加144g丙烯酸羟乙酯、151.2g甲基丙烯酸甲酯、54g丙烯酸丁酯、78g甲基丙烯酸正丁酯、154.8g苯乙烯的混合物及9g的叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯,控制滴加速度均匀,在3h内滴完,滴完后保温45min后开始滴加31g丙烯酸、96g丙烯酸羟乙酯、100.8g甲基丙烯酸甲酯、36g丙烯酸丁酯、52g甲基丙烯酸正丁酯、103.2g苯乙烯的混合物及6g的叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯,在2h内匀速滴完,保温1.5h后,补加3.16g叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯,继续保温1h,减压蒸馏出100#溶剂油,使剩下30g,充入氮气;降温至70℃,加入33g二甲基乙醇胺,搅拌中和30min,保持温度不变,剧烈搅拌下(搅拌速度2000r/min),于2~3h内滴入1000g去离子水;滴完后继续搅拌30min,过滤出料,得到所述的水性含羟基聚丙烯酸酯水分散体。

所得水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体的固含量50%,粘度1850mpa·s,酸值22mgkoh/g,羟值114mgkoh/g。

对比例2

往四口反应瓶a中通入氮气,将200g的醋酸丁酯/二甲苯混合液加到反应瓶中,搅拌升温至140-150℃,开始滴加182g丙烯酸羟丙酯、196g甲基丙烯酸甲酯、42g丙烯酸丁酯、70g甲基丙烯酸正丁酯、126g苯乙烯、56g叔碳酸乙烯酯veova9的混合物及12.6g的二叔戊基过氧化物,控制滴加速度均匀,在2.5h内滴完,滴完后保温30min后开始滴加34g丙烯酸、78g丙烯酸羟丙酯、84g甲基丙烯酸甲酯、18g丙烯酸丁酯、30g甲基丙烯酸正丁酯、54g苯乙烯、24g叔碳酸乙烯酯veova9的混合物及5.4g的二叔戊基过氧化物,在2h内匀速滴完,保温2h,补加3.23g叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯,继续保温1h,减压蒸馏出溶剂,使剩下30g,充入氮气;降温至70℃,加入36g二甲基乙醇胺,搅拌中和30min,保持温度不变,剧烈搅拌下(搅拌速度2000r/min),于2~3h内滴入1000g去离子水;滴完后继续搅拌30min,过滤出料,得到所述的水性含羟基聚丙烯酸酯水分散体。

所得水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体的固含量50%,粘度2200mpa·s,酸值26mgkoh/g,羟值110mgkoh/g。

性能测试

残单测试:分别将实施例1-5和对比例1-2中得到的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体用二甲基甲酰胺(dmf)溶解成均相溶液,用气相色谱检测残留单体的总量。结果如表1所示。

室温放置稳定性:分别将实施例1-5和对比例1-2中得到的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体密封在透明塑料瓶中,在室温下放置,观察稳定性。结果如表1所示。

高速离心稳定性:分别将实施例1-5和对比例1-2中得到的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体在3000rpm的离心转速下离心30分钟,观察分层情况。结果如表1所示。

表1待测样品的稳定性

从表1的结果可以看出,本发明的制备方法得到的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体具有较好的稳定性和较低的残单含量。

将实例1-5和对比例1所得的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体按表2的配方制备水性木器漆,并进行比较,结果如表3所示。

表2木器清漆配方

表3水性木器漆测试结果

(注:级数越少性能越优越)

从表3的结果可知,本发明的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体配制而成的水性木器漆具有较高的硬度,较好的耐水性、耐溶剂性和耐脏污性。

综上所述,本发明得到的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体具有较好的稳定性,可在室温下长期稳定放置,用于配制水性木器漆,得到的水性木器漆具有较高的硬度,较好的耐水性、耐溶剂性和耐脏污性。

因此,本发明的水性含羟基丙烯酸树脂二级分散体可在水性漆或水性涂料上广泛应用。

以上公开实施例仅体现说明本发明的技术方案,而非用来限定本发明的保护范围,尽管参照较佳实施例对本发明做详细地说明,任何熟悉本技术领域者应当理解,在不脱离本发明的技术方案范围内进行修改或各种变化、等同替换,都应当属于本发明的保护范围。

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