一种网络交联结构羟基水分散体及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，具体涉及一种网络交联结构羟基水分散体及其制备方法。

背景技术：

1、随着人们环保意识的加强，国家环保法规的日益严格，涂料以及相关领域中对于减少voc使用的呼声越来越高。因此，羟基水分散体在涂料市场中占有越来越重要的地位。

2、目前，在国内外市场中绝大多数羟基水分散体制备和使用过程中虽然显著的降低了voc的使用量，但是与溶剂型多羟基树脂相比较，其性能方面还有较大的差距。首先最大的差距就是由于羟基水性分散体的溶剂为大量水，导致羟基水性分散体与异氰酸酯固化剂交联固化的反应速度变慢，进而导致漆膜的表干速度变慢。目前针对此问题通常的解决方案是在羟基水分散体分子结构中引入玻璃化转变温度较高的刚性链段以提高羟基水分散体的玻璃化转变温度或提高羟基水分散体的分子量。但是，以上两种办法均会造成所获漆膜在环氧底漆表面附着力下降的问题。

技术实现思路

1、现有技术中存在的问题是：羟基水性分散体的溶剂为大量水，导致羟基水性分散体与异氰酸酯固化剂交联固化的反应速度变慢，进而导致漆膜的表干速度变慢。针对上述问题，本发明提供一种网络交联结构羟基水分散体，其由含有至少两个双键的自交联单体与烯式不饱和单体ⅰ、烯式不饱和单体ⅱ、引发剂、中和剂在有机溶剂中发生自由基共聚反应后，加水稀释得到，反应原料用量，以重量份数计，具体如下：

2、

3、

4、其中，所述烯式不饱和单体ⅰ，以重量份数计，包括以下成分：

5、乙烯基单体  15-25份

6、含羟基的乙烯基单体  5-10份。

7、其中，所述烯式不饱和单体ⅱ，以重量份数计，包括以下成分：

8、乙烯基单体  15-25

9、含羟基的乙烯基单体  5-10份

10、特殊官能的乙烯基单体  0.5-2份。

11、具体地，所述含有至少两个双键的自交联单体，其制备方法包括以下步骤：

12、将羟基化合物、甲基丙烯酸缩水甘油酯加入到反应釜中搅拌混合均匀，所述羟基化合物与甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为1:2.5-4.5，氮气保护下，将反应体系的温度升至160-180℃，加入催化剂，所述催化剂的加入量占羟基化合物重量的0.1％-1％，搅拌反应1-6h，反应过程中不断监测反应体系中环氧值，当反应体系中的环氧值小于0.1时，反应结束，得到自交联单体。

13、具体地，所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡、单丁基氧化锡、二月硅酸二辛基锡、浓磷酸、浓硫酸中的至少一种。

14、具体地，所述羟基化合物包括含有2-12个碳和至少两个羟基的直链醇中的至少一种。

15、具体地，所述含有2-12个碳和至少两个羟基的直链醇中包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁二醇中的至少一种。

16、具体地，所述羟基化合物包括含有2-12个碳和至少两个羟基的支链醇中的至少一种。

17、具体地，所述含有2-12个碳和至少两个羟基的支链醇包括三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇中的至少一种。

18、具体地，所述含羟基的乙烯基单体包括丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟己酯、甲基丙烯酸羟己酯中的至少一种。

19、具体地，所述特殊官能的乙烯基单体包括对(甲基)苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、烯丙基醚羟丙基磺酸钠、乙烯基烷氧基磷酸酯、甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯中的至少一种。

20、具体地，所述乙烯基单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸月桂酯、苯乙烯中的至少一种。

21、具体地，所述引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二叔戊基、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化醋酸叔丁酯、过氧化醋酸叔戊酯、过氧化-2-乙基己基酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己基酸叔戊酯、过氧化异丙苯中的至少一种。

22、具体地，所述中和剂包括三乙醇胺、n,n-二甲基乙醇胺、三乙胺、n-二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、n,n-二甲基异丙醇胺中的至少一种。

23、具体地，所述有机溶剂包括丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇苯醚、甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的至少一种。

24、具体地，所述的一种网络交联结构羟基水分散体，其制备方法包括以下步骤：

25、(1)在反应釜中加入配方量的有机溶剂和配方量的自交联单体，氮气保护下，将反应体系的温度升至105-145℃，这时开始滴加配方量的烯式不饱和单体ⅰ和65％配方量的引发剂，滴加时间为3-5h，滴完后保温搅拌反应30min；

26、(2)接着，在氮气保护下，开始滴加配方量的烯式不饱和单体ⅱ和34％配方量的引发剂于步骤(1)的反应体系中，滴加时间为1-3h，滴完后保温搅拌反应2h，然后一次性加入剩余配方量的引发剂，保温搅拌反应30min；

27、(3)之后，氮气保护下，将反应体系的温度降至80-100℃，这时，一次性加入配方量的中和剂，搅拌反应30min，滴加1/2配方量的去离子水，滴加时间为15min，搅拌分散均匀后，将反应体系的温度降至50-80℃，继续滴加剩余配方量的去离子水，滴加时间为15min，搅拌分散30min后，即得到网络交联结构羟基水分散体。

28、有益效果

29、(1)本发明采用含有至少两个羟基的直链醇或支链醇与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应获得至少含有两个双键的自交联单体，所述自交联单体与烯式不饱和单体在溶液共聚过程中会发生链的增长、层叠、交联最终形成网络交联结构的羟基水分散体，网络交联结构羟基水分散体与异氰酸酯固化剂的反应速度较快，可以提高漆膜的表干速度，短时间内可以得到硬度在hb以上的漆膜；

30、(2)本发明在制备自交联单体过程中，甲基丙烯酸缩水甘油酯的添加量相对于羟基化合物稍过量，使得部分甲基丙烯酸缩水甘油酯可以参与到后续的双键聚合反应中，以便于在羟基水分散体结构中引入环氧基团，羟基水分散体结构中引入的环氧基团，可以防止羟基水分散体与异氰酸酯固化剂固化后形成的漆膜在环氧底漆表面的附着力下降。

技术特征：

1.一种网络交联结构羟基水分散体，其特征在于，其由含有至少两个双键的自交联单体与烯式不饱和单体ⅰ、烯式不饱和单体ⅱ、引发剂、中和剂在有机溶剂中发生自由基共聚反应后，加水稀释得到，反应原料用量，以重量份数计，具体如下：

2.根据权利要求1所述的一种网络交联结构羟基水分散体，其特征在于，所述含有至少两个双键的自交联单体，其制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种网络交联结构羟基水分散体，其特征在于，所述羟基化合物包括含有2-12个碳和至少两个羟基的直链醇中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的一种网络交联结构羟基水分散体，其特征在于，所述含有2-12个碳和至少两个羟基的直链醇中包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁二醇中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的一种网络交联结构羟基水分散体，其特征在于，所述羟基化合物包括含有2-12个碳和至少两个羟基的支链醇中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的一种网络交联结构羟基水分散体，其特征在于，所述含有2-12个碳和至少两个羟基的支链醇包括三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种网络交联结构羟基水分散体，其特征在于，所述含羟基的乙烯基单体包括丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟己酯、甲基丙烯酸羟己酯中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种网络交联结构羟基水分散体，其特征在于，所述特殊官能的乙烯基单体包括对(甲基)苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、烯丙基醚羟丙基磺酸钠、乙烯基烷氧基磷酸酯、甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的一种网络交联结构羟基水分散体，其特征在于，所述乙烯基单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸月桂酯、苯乙烯中的至少一种。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种网络交联结构羟基水分散体，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种网络交联结构羟基水分散体及其制备方法。羟基水性分散体的溶剂为大量水，导致羟基水性分散体与异氰酸酯固化剂交联固化的反应速度变慢，进而导致漆膜的表干速度变慢。针对上述问题，本发明提供一种网络交联结构羟基水分散体，其由含有至少两个双键的自交联单体与烯式不饱和单体Ⅰ、烯式不饱和单体Ⅱ、引发剂、中和剂在有机溶剂中发生自由基共聚反应后，加水稀释得到，所获羟基水分散体为网络交联结构，其与异氰酸酯固化剂的反应速度较快，可以提高漆膜的表干速度，短时间内可以得到硬度在HB以上的漆膜。

技术研发人员：牟迪,姚唯亮,陆严峰,周强,项梁
受保护的技术使用者：无锡洪汇新材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13