水性醇酸丙烯酸树脂及其制备方法
【专利摘要】水性醇酸丙烯酸树脂及其制备方法，通过分子设计合成高分子主链含有不饱和双键的醇酸树脂，再与丙烯酸单体进行自由基共聚合，用胺类化合物中和反应体系，合成水可稀释性醇酸丙烯酸树脂，醇酸与丙烯酸树脂分子链之间通过化学键相连，提高了两种树脂相容性，同时在材料固化成型过程中避免了树脂的相分离。水性醇水性醇酸丙烯酸树脂合成配方为：丙烯酸0.7%~0.9%，甲基丙烯酸甲酯8.1%~10.7%，苯乙烯7.6%~10.0%，丙烯酸丁酯11.8%~15.6%，甲基丙烯酸-β-羟乙酯2.0%~10.0%，醇酸树脂9.0%~19.0%，二甲苯4.05%~4.95%，正丁醇9.45%~11.55%，引发剂0.18%~0.24%，N，N-二甲基乙醇胺0.45%~0.55%，乙二醇丁醚9%~11%，蒸馏水27.0%~33.0%。
【专利说明】水性醇酸丙烯酸树脂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子化学及聚合物技术。
【背景技术】
[0002]传统涂料油墨用高聚物多为溶剂型，主要品种有:醇酸树脂、丙烯酸树脂、酚醛树月旨、环氧树脂、聚氨酯树脂、氨基树脂及其相互改性等。这些树脂在后期涂料油墨方面应用及施工过程中会使用大量的有机溶剂。这些溶剂在施工及材料固化过程中要挥发到大气中，对施工人员的健康有害，污染环境，并且造成能源浪费。随着世界各国环保意识不断增强，环保法规对涂料中挥发性有机化合物(VOC)含量的限制日益严格，涂料工业朝着低污染、节能型的方向发展。
[0003]在树脂改性方面，通常采用不同种类树脂在有机溶剂中冷拼改性的方法进行，高分子链间在溶剂作用下进行物理混合。当树脂因分子量大小或官能团结构差异相容性差时，虽然在溶剂作用下能均匀分散，但在固化成型过程中随着体系中溶剂量的减少，不同种类的树脂间会显现出相分离状态导致材料性能变差。
[0004]因此在涂料油墨用高聚物方面，水性化是减少有机挥发物(VOC)有效途径之一，同时在树脂改性方面通过分子设计方法合成新型水性醇酸丙烯酸树脂用于涂料油墨粘结材料，在满足节能降耗和环境保护要求的基础上，有效解决了涂料油墨用树脂水性化之后材料性能下降的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种水性醇酸丙烯酸树脂及其制备方法。
[0006]本发明是水性醇酸丙烯酸树脂及其制备方法，水性醇酸丙烯酸树脂，基于水性醇酸丙烯酸树脂的总质量，按质量百分数计，其组分为:丙烯酸0.79T0.9%，甲基丙烯酸甲酯
8.1%-10.7%，苯乙烯7.6%-10.0%，丙烯酸丁酯11.8%- 15.6%，甲基丙烯酸-P -羟乙酯
2.0%-10.0%,醇酸树脂9.0%-19.0%, 二甲苯4.05%-4.95%,正丁醇9.45%-11.55%,引发剂0.18%-0.24%, N，N- 二甲基乙醇胺 0.45%-0.55%,乙二醇丁醚 9%-11%，蒸馏水 27.0%-33.0% ；
基于醇酸树脂的总质量，按质量百分数计，醇酸树脂的组分为:豆油酸55%飞5%，季戊四醇17%-19%，顺丁烯二酸酐1.07%-1.24%，邻苯二甲酸酐15.54%-17.92%，二甲苯7.5%，苯甲酸 1.55%-1.79%o
[0007]水性醇酸丙烯酸树脂的制备方法，按以上所述组分进行配料，其 步骤为:醇酸树脂的制备步骤为:
(1)在装有搅拌装置、油水分离器和温度计的反应容器中按配方量依次加入豆油酸、季戊四醇、苯甲酸，通氮气保护，开搅拌和冷凝水，Ih内升温至180°C ；
(2)当温度达到120°C时加入配方量35%-40%的二甲苯；
(3)温度到180°C时开始保温，保温40min，温度控制在180-200°C;加入苯酐和顺酐配方量的1/2及剩余的二甲苯，IOmin后加入剩余的苯酐和顺酐；(4)升温使温度控制在210-220°C，保温Ih;升温使温度控制在220-230°C，保温Ih后开始测酸值；
(5)当酸值<17mgKoH/g时开始降温，降温至180°C，放出油水分离器中的水和二甲苯，开大氮气量，将醇酸树脂中的二甲苯蒸出；降温至80°C，出料；
水性醇酸丙烯酸树脂的制备步骤为:
(6)将醇酸树脂溶于丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-￠-羟乙酯中作为混合单体待用；在装有搅拌装置、球形冷凝管、温度计的反应容器中，加入二甲苯和正丁醇，通氮气，开搅拌200r/min和冷凝水，升温至80°C，加入引发剂和混合单体，
约3h滴完，保持温度在78-80°C，反应5h，测树脂酸值达4(T60mgKoH/g，加入乙二醇丁醚，用N，N-二甲基乙醇胺中和反应体系，用蒸馏水稀释，降温至30°C后出料。
[0008]本发明通过分子设计合成高分子主链含有不饱和双键的醇酸树脂，再与丙烯酸单体进行自由基共聚合，用胺类化合物中和反应体系，合成水可稀释性醇酸丙烯酸树脂，醇酸与丙烯酸树脂分子链之间通过化学键相连，提高了两种树脂相容性，同时在材料固化成型过程中避免了树脂的相分离。水性醇酸丙烯酸树脂固化成膜后既具有丙烯酸树脂色泽好，耐光，耐候性好，保光 、保色性好等优点，又具有醇酸树脂漆膜柔韧坚牢、耐摩擦、耐介质、耐老化性能优良的特点，同时挥发性有机化合物(VOC)含量大大降低。
【具体实施方式】
[0009]本发明是水性醇酸丙烯酸树脂及其制备方法，水性醇酸丙烯酸树脂，基于水性醇酸丙烯酸树脂的总质量，按质量百分数计，其组分为:丙烯酸0.79T0.9%，甲基丙烯酸甲酯
8.1%-10.7%，苯乙烯7.6%-10.0%，丙烯酸丁酯11.8%- 15.6%，甲基丙烯酸-P -羟乙酯
2.0%-10.0%,醇酸树脂9.0%-19.0%, 二甲苯4.05%-4.95%,正丁醇9.45%-11.55%,引发剂
0.18%-0.24%, N，N- 二甲基乙醇胺 0.45%-0.55%,乙二醇丁醚 9%-11%，蒸馏水 27.0%-33.0% ；
基于醇酸树脂的总质量，按质量百分数计，醇酸树脂的组分为:豆油酸55%飞5%，季戊四醇17%-19%，顺丁烯二酸酐1.07%-1.24%，邻苯二甲酸酐15.54%-17.92%，二甲苯7.5%，苯甲酸 1.55%-1.79%o
[0010]水性醇酸丙烯酸树脂的制备方法，按以上所述组分进行配料，其步骤为:醇酸树脂的制备步骤为:
(1)在装有搅拌装置、油水分离器和温度计的反应容器中按配方量依次加入豆油酸、季戊四醇、苯甲酸，通氮气保护，开搅拌和冷凝水，Ih内升温至180°C ；
(2)当温度达到120°C时加入配方量35%-40%的二甲苯；
(3)温度到180°C时开始保温，保温40min，温度控制在180-200°C;加入苯酐和顺酐配方量的1/2及剩余的二甲苯，IOmin后加入剩余的苯酐和顺酐；
(4)升温使温度控制在210-220°C，保温Ih;升温使温度控制在220-230°C，保温Ih后开始测酸值；
(5)当酸值<17mgKoH/g时开始降温，降温至180°C，放出油水分离器中的水和二甲苯，开大氮气量，将醇酸树脂中的二甲苯蒸出；降温至80°C，出料；
水性醇酸丙烯酸树脂的制备步骤为:(6)将醇酸树脂溶于丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-(6-羟乙酯中作为混合单体待用；在装有搅拌装置、球形冷凝管、温度计的反应容器中，加入二甲苯和正丁醇，通氮气，开搅拌200r/min和冷凝水，升温至80°C，加入引发剂和混合单体，
约3h滴完，保持温度在78~80°C，反应5h，测树脂酸值达4(T60mgKoH/g，加入乙二醇丁醚，用N，N-二甲基乙醇胺中和反应体系，用蒸馏水稀释，降温至30°C后出料。
[0011]本发明由以下技术方案完成，首先合成了主链含不饱和双键的醇酸树脂，然后合成了水性醇酸丙烯酸树脂。
[0012]主链含不饱和双键的醇酸树脂合成工艺路线如下:
【权利要求】
1.水性醇酸丙烯酸树脂，基于水性醇酸丙烯酸树脂的总质量，按质量百分数计，其组分为:丙烯酸0.7°r0.9%，甲基丙烯酸甲酯8.19T10.7%，苯乙烯7.69T10.0%，丙烯酸丁酯11.8%-15.6%,甲基丙烯酸-P -羟乙酯2.0%-10.0%,醇酸树脂9.0%-19.0%,二甲苯4.05%-4.95%,正丁醇9.45%-11.55%,引发剂0.18%-0.24%, N，N- 二甲基乙醇胺0.45%-0.55%,乙二醇丁醚 9%-11%，蒸馏水 27.0%-33.0% ； 基于醇酸树脂的总质量，按质量百分数计，醇酸树脂的组分为:豆油酸55%飞5%，季戊四醇17%-19%，顺丁烯二酸酐1.07%-1.24%,邻苯二甲酸酐15.54%-17.92%, 二甲苯7.5%,苯甲酸 1.55%-1.79%o
2.根据权利要求1所述的水性醇酸丙烯酸树脂，其特征在于引发剂为过氧化苯甲酰。
3.水性醇酸丙烯酸树脂的制备方法，按权利要求1所述组分进行配料，其步骤为:醇酸树脂的制备步骤为: (1)在装有搅拌装置、油水分离器和温度计的反应容器中按配方量依次加入豆油酸、季戊四醇、苯甲酸，通氮气保护，开搅拌和冷凝水，Ih内升温至180°C ； (2)当温度达到120°C时加入配方量35%-40%的二甲苯； (3)温度到180°C时开始保温，保温40min，温度控制在180-200°C;加入苯酐和顺酐配方量的1/2及剩余的 二甲苯，IOmin后加入剩余的苯酐和顺酐； (4)升温使温度控制在210-220°C，保温Ih;升温使温度控制在220-230°C，保温Ih后开始测酸值； (5)当酸值<17mgKoH/g时开始降温，降温至180°C，放出油水分离器中的水和二甲苯，开大氮气量，将醇酸树脂中的二甲苯蒸出；降温至80°C，出料； 水性醇酸丙烯酸树脂的制备步骤为: (6)将醇酸树脂溶于丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-P -羟乙酯中作为混合单体待用；在装有搅拌装置、球形冷凝管、温度计的反应容器中，加入二甲苯和正丁醇，通氮气，开搅拌200r/min和冷凝水，升温至80°C，加入引发剂和混合单体，约3h滴完，保持温度在78-80°C，反应5h，测树脂酸值达4(T60mgKoH/g，加入乙二醇丁醚，用N，N- 二甲基乙醇胺中和反应体系，用蒸馏水稀释，降温至30°C后出料。
【文档编号】C09D11/00GK103450406SQ201210175767
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月31日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】崔锦峰, 陈碧碧, 杨保平, 郭军红, 周应萍, 李延华, 吴纯, 崔卓, 李军, 魏小赟, 倾彩霞 申请人:兰州理工大学