专利名称：汽车用水溶性涂料的制作方法
技术领域：
本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种汽车用水溶性涂料及其制备方法。
背景技术：
丙烯酸类涂料，由于其具有优良的色泽，良好的保色、保光性能，且耐热性、耐化学性能好，三防(防湿热、防盐雾、防霉菌)性能突出等优点，越来越受到人们的重视和采纳，是涂料工业的发展方向。而传统的制备方法是应用甲基丙烯酸酯与丙烯酸的共聚物制成的，而以这种方法制备的丙烯酸树脂一般是不溶于水，需使用有机溶剂做稀释剂，且在使用过程中会产生和排放有害气体甲醛等，污染环境及影响操作条件。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提出一种汽车用水溶性涂料及其制备方法，用该方法生产的涂料具有能溶于水、在施工中无甲醛生成和排放、涂膜平整光亮、无气泡、缩孔、烘烤温度低等特点，是一种节能、环保型水性涂料。
本发明的技术解决方案是，一种汽车用水溶性涂料及其制备方法，该涂料的成份为丁醇 30～90kg去离子水 200～600kg甲基丙烯酸 30～90kg甲基丙烯酸异辛酯 125～185kg丙烯酰胺 100～160kg
过氧化二叔丁基 6～12kg环氧E-44225～285kg三乙胺 12～18kg苯乙烯 60～100kg丙烯酸丁酯 120～200kg该涂料的制备方法为，依照上述成份重量比配备，将丁醇、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酰胺、丙烯酸丁脂、苯乙烯及环氧E-44配比成混合单剂，其特征是，采用沸点合适的溶剂在50～70％的聚合浓度下聚合，取用过氧化二叔丁基作为引发剂，匀速加入上述混合单剂，升温至回流，在此温度下反应3～7小时，然后降温至90～150度，加入三乙胺作为中和剂进行75～80％中和，使溶液PH值控制在7.5～8.5之间，然后调整过滤，即得。
以下对本发明做进一步说明。
本发明中，所述丙烯酸丁脂为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-羟丙酯或丙烯酸缩水甘油酯中的一种以上。
所述苯乙烯可以是苯乙烯、丙烯酸、乙烯基丙烯晴甲苯、顺丁烯二酸酐或甲叉丁二酸中的一种以上。
所述过氧化二叔丁基可以是叔丁基过氧化物或过氧化苯甲酰。
所述丙烯酰胺可以是N-丁氧基甲基丙烯酰胺或丙烯酸2-羟丙酯。
本发明的工作原理是1、丙烯酸树脂的成盐机理本发明提供的方法是以丙烯酸脂和含有不饱和双键的羟基单体，在溶液中共聚成酸性物质，加氨中和成盐获得水溶性，其成盐机理如下
2、自由基聚合原理自由基聚合是丙烯酸树脂的基本反应，也是连锁聚合反应的一种。聚合物单体——丙烯酸酯在光、热、辐射或引发剂的作用下产生自由基，自由基的活性很大，可以和单体反应使单体活化，形成单体自由基；单体自由基继续与单体分子相互作用形成新的活性分子，这样使反应连锁进行，直到最后借助某种中止方式被稳定下来而形成大分子。
3、引发剂和引发过程溶剂法聚合丙烯酸树脂，均采用引发剂引发，由于引发剂的分子上有弱键，在热或副射的作用下，弱键位置易断裂，形成两个自由基。不同引发剂有不同介质和不同活化能，有不同的分解温度和半衰期，如引发剂分解活化能过高或半衰期过长，分解速度就慢，聚合反应时间就长。如引发剂分解活化能过低或半衰期过短，分解速度就过快，从而使反应温度难以控制，有可能发生暴聚或进早停止反应，因此要根据聚合温度来选择合适的引发剂，使形成自由基的速度适中。故本发明中使用的引发剂为过氧化二叔丁基(最佳使用温度为140一150度)、叔丁基过氧化物(最佳使用温度为115-130度)、过氧化苯甲酰(最佳使用温度为90-100度)中的一种。
4、溶剂的选择所选的溶剂必须能很好的溶解单体、引发剂、链调节剂和反应生成的聚合物，使反应始终在均一体系中进行，并且能使反应混合物有较低的粘度，并能与所选择的引发剂的半衰期相匹配。
5、中和剂的选择及中和度我们通过加入胺来中和树脂中的羧基成盐而得到水溶性树脂。当用氨水或无机碱(如NaOH等)中和时，用量少、成本低、粘度小，但涂料和稳定性差，因此不宜选用，故本发明采用有机胺来中和，如三乙胺等。
对于中和度，如果100％中和，水溶性会好，但树脂粘度增加太大，不能满足施工要求；如果中和度太小如50％，树脂的粘度会低，但是水溶性又不好，施工稳定性也不好。我们通过多次试验得知当树脂的PH值控制在7.5-8.5之间时，树脂的水溶性好、稳定性好、粘度适中，要使PH值控制在7.5-8.5之间，通过摸索得知中和度在75-85％之间最为适宜。
6、聚合工艺涂料用丙烯酸树脂一般不用均聚物，因其性能单一，往往达不到预期的目的，因而都使用共聚物，所以采用共聚合的方法来合成树脂。人工聚合反应的工艺比较简单，为了得到性能优良的树脂，在选择好单体、引发剂、溶剂等配方的确良最佳合后，就要控制各组份的加入方法和控制反应条件，因为反应系用引发剂和单体的浓度不同、反应温度不同反应的速率就不同，从而导致转化率的差别和树脂的分子量及其分布的不同。根据这些要求，我们选择好各种单体及用量之后，采用合适沸点的溶剂在50-70％的聚合浓度下聚合，选用过氧化物作为引发剂，然后匀速加入混合单剂，一直保持在回流温度下控制反应速度，从而得到性能优良的树脂。
由以上可知，本发明为一种汽车用水溶性涂料及其制备方法，用该法生产的涂料有以下特点1、它能溶于水，故不必使用有机溶剂做稀释剂。
2、在施工中无甲醛等有害气体生成和排放。
3、涂膜平整光亮，无气泡，缩孔，烘烤温度低于110摄氏度，耐盐雾性和附着力好。
4、固化范围宽，与氨基甲醛树脂、三聚氰氨甲醛树脂以及多异氰酸酯等均能发生交联固化反应。
5、使用方便，可以直接使用，也可以加入各种颜填料研制成各种颜色的色漆。
6、可用于汽车车身及铝合金等金属的底涂防腐或表面装饰，也可用于家具木器，玻璃等非金属的防腐或表面装饰。
具体实施例方式
实施例1、本发明的一种实施产品采用以下原料和工艺制得1、原料配方丁醇 60kg去离子水 400kg甲基丙烯酸 60kg甲基丙烯酸异辛酯 155kg丙烯酰胺 130kg过氧化二叔丁基 9kg环氧E-44 255kg三乙胺 15kg苯乙烯 80kg丙烯酸丁酯 160kg
2、工艺流程按上述配方，将丁醇、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酰胺、丙烯酸工脂、苯乙烯及环氧E-44配比成混合单剂，采用沸点合适的去离子水作为溶剂在60％的聚合浓度下聚合，取用过氧化二叔丁基作为引发剂，匀速加入上述混合单剂，升温至回流，在此温度下反应5小时，然后降温至120度，加入三乙胺作为中和剂进行76％中和，使溶液PH值控制在7.5～8.5之间，然后调整过滤，即得。
3、产品技术指标
实施例2、本发明另一实施产品采用以下原料和工艺制得1、原料配方丁醇 90kg去离子水 600kg甲基丙烯酸90kg甲基丙烯酸异辛酯 185kg
丙烯酰胺160kg过氧化苯甲酰12kg环氧E-44285kg三乙胺 18kg丙烯酸 100kg丙烯酸乙酯 200kg2、工艺流程按上述配方，将丁醇、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酰胺、丙烯酸乙脂、丙烯酸及环氧E-44配比成混合单剂，采用沸点合适的去离子水作为溶剂在65％的聚合浓度下聚合，取用过氧化苯甲酰作为引发剂，匀速加入上述混合单剂，升温至回流，在此温度下反应6小时，然后降温至140度，加入三乙胺作为中和剂进行78％中和，使溶液PH值控制在7.5～8.5之间，然后调整过滤，即得。
3、产品技术指标
权利要求
1.一种汽车用水溶性涂料，其成份为丁醇 30～90kg去离子水 200～600kg甲基丙烯酸30～90kg甲基丙烯酸异辛酯 125～185kg丙烯酰胺 100～160kg过氧化二叔丁基6～12kg环氧E-44 225～285kg三乙胺12～18kg苯乙烯60～100kg丙烯酸丁酯120～200kg
2.根据权利要求1所述的汽车用水溶性涂料，其特征是，所述丙烯酸丁脂为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-羟丙酯或丙烯酸缩水甘油酯中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的丙烯酰胺汽车用水溶性涂料，其特征是，所述苯乙烯可以是苯乙烯、丙烯酸、乙烯基丙烯晴甲苯、顺丁烯二酸酐或甲叉丁二酸中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的汽车用水溶性涂料，其特征是，所述过氧化二叔丁基可以是叔丁基过氧化物或过氧化苯甲酰。
5.根据权利要求1所述的汽车用水溶性涂料，其特征是，所述丙烯酰胺可以是N-丁氧基甲基丙烯酰胺或丙烯酸2-羟丙酯。
6.一种专用于上述汽车用水溶性涂料的制备方法，该方法为依照权利要求1中的成份重量比配备，将丁醇、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酰胺、丙烯酸工脂、苯乙烯及环氧E-44配比成混合单剂，其特征是，采用沸点合适的溶剂在50～70％的聚合浓度下聚合，取用过氧化二叔丁基作为引发剂，匀速加入上述混合单剂，升温至回流，在此温度下反应3～7小时，然后降温至140～150度，加入三乙胺作为中和剂进行75～80％中和，使溶液PH值控制在7.5～8.5之间，然后调整过滤，即得。
全文摘要
本发明介绍了一种汽车用水溶性涂料，由丁醇、去离子水、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酰胺、过氧化二叔丁基、环氧E－44、三乙胺、苯乙烯和丙烯酸丁酯按一定配比组成。其制备方法为，将丁醇、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酰胺、丙烯酸工脂、苯乙烯及环氧E－44依配比组成混合单剂，采用去离子水聚合，取用过氧化二叔丁基加入上述单剂，加入三乙胺中和，使溶液PH值控制在7.5～8.5之间过滤即得。本涂料能溶于水，无甲醛等有害气体生成，涂膜平整光亮，烘烤温度低，耐盐雾性和附着力好，固化范围宽，使用方便，可直接使用，也可加入颜料制成色漆；可用于汽车车身、家具等金属或非金属的防腐与表面装饰。
文档编号C09D5/02GK1782002SQ20041004700
公开日2006年6月7日 申请日期2004年12月3日 优先权日2004年12月3日
发明者金卫民 申请人:金卫民