[发明专利]一种羟基丙烯酸树脂水分散体及用其制备的水性涂料

说明书

技术领域

本发明涉及化工水性涂料领域内一种羟基丙烯酸树脂水分散体及用其制备的水性涂料。

背景技术

溶剂型涂料由于造成严重环境和健康问题，使用受到限制，环境友好的水性涂料是当前涂料行业发展的趋势，各类水分散型树脂在市场上都可见到。水性羟基丙烯酸树脂由于其光泽高、耐候性好、保色保光性广泛用于水性氨基烤漆面漆和双组分聚氨酯自干面漆，但国内的水性羟基丙烯酸树脂多为乳液型或粘度很大的树脂水分散液。前者光泽低，由于有乳化剂的存在，也有耐水防腐蚀不好的问题；后者施工固含低，光泽也不够高，也难以推广使用。

一般生产水分散型羟基丙烯酸树脂都是在聚合单体中引入一定量羧基单体，然后自由基溶液聚合制备树脂，蒸馏除去全部或部分溶剂，再加入胺类物质使树脂上羧基离子化从而使树脂可分散在水中。为了追求树脂水分散体的存储稳定性，一般需引入较多的羧基，至少需使固体树脂的酸值达到30-50 mg KOH/g树脂，但这使羟基丙烯酸树脂的耐水、耐碱性下降。而且用这种方法制备的羟基丙烯酸树脂一般粘度较大，固含降至30％(重量分)后树脂分散体才具有一定流动性。这就使该树脂所制涂料施工固含低，使用不方便；就算勉强使用，光泽也不够高。

如上所述，具备存储稳定、高固低粘并且漆膜光泽高，防腐蚀及耐水性能优良的羟基丙烯酸树脂水分散体尚未被发现。

发明内容

发明要解决的问题

本发明旨在克服上述的水性羟基丙烯酸树脂的的缺点，提供一种存储稳定，高固低粘，防腐蚀耐水性能优良，且光泽高耐候好的羟基树脂水分散体，并且提供用该树脂组合物制备水性涂料的方法。

解决问题的手段

本发明人发现：

(1)夺氢能力弱的引发剂生产的树脂水分散液粘度小于夺氢能力强的引发剂生产的树脂水分散液。这应是夺氢能力弱的引发剂制得的聚合物分子多为线性结构，而夺氢能力强的引发剂由于夺取聚合物大分子上的氢，使制得的聚合物多为接枝结构，所以前者粘度低于后者。

(2)适当提高温度聚合反应，使引发剂半衰期在几分钟内，所得树脂水分散液粘度会降低。这应是引发剂快速分解使聚合反应时自由基浓度大而致使聚合物分子量减小所致。而使较高浓度的引发剂溶解于单体中并且采取滴加单体的聚合工艺，则虽引发剂分解较快亦能使单体转化率达到99％以上。

(3)分步聚合，第一步聚合时大部分单体使用夺氢能力弱的引发剂引发聚合，第二步聚合时少部分单体使用夺氢能力强的引发剂引发聚合，所得聚合物水分散液的粘度接近夺氢能力弱的引发剂生产的树脂水分散液粘度，而若在第一步聚合中无羧基单体，而使羧基单体富集于第二步聚合中，则所得树脂水分散体粘度意外的较小。这可能是第二步聚合中夺氢能力强的引发剂除了使第二步聚合的单体合成富含羧基的大分子外，也使富含羧基大分子接枝于第一步聚合中产生的线性聚合物上。当中和后的接枝聚合物分散于水时，第二步聚合的产物由于富含羧基亲水性强而分布于水分散树脂微粒的表面成为壳层聚合物，第一步聚合产物由于疏水性强而位于水分散树脂微粒的内部而成为水分散树脂微粒的核。由于形成了这种核壳结构，使树脂水分散体中处于伸展状态的聚合物大分子数目大幅减少，从而大大降低了树脂 水分散体的粘度。由于形成了这种结构，还使保持树脂水分散体存储稳定所需羧基数大幅减少，从而提高了树脂的耐水性耐碱性及防腐蚀性。

(4)溶液聚合粘度小有利于聚合反应顺利进行，但过多溶液的存在除了造成环境污染还会使所得的树脂水分散体粘度增加而且存储稳定性变差。采取高温反应以减少聚合反应中对溶剂的需要量。温度高时树脂液粘度低，而且反应温度高所得聚合物产物分子量小也会使树脂液粘度降低。故高温反应对减少溶剂使用有帮助。

(5)自由基聚合中引入链转移剂可使聚合物分子量缩小，也有利于制备高固低粘的羟基丙烯酸树脂水分散体。

因此，在本发明人发现的基础上，本发明提供一种羟基丙烯酸树脂水分散体的制造方法及用这种方法制造的羟基丙烯酸树脂水分散体。其特征在于，聚合分两步进行，第一步为自由基溶液聚合制备核，制备核的单体没有羧基单体，采用夺氢能力弱的引发剂；第二步为核存在的情况下自由基溶液聚合制备壳，制备壳的单体富含羧基单体，采用夺氢能力强的引发剂；聚合时控制反应温度较高，并加入一定量的链转移剂。树脂制备完成后加入一定量中和剂和水，分散均匀即得到固含高而粘度低的具有核壳结构的羟基丙烯酸树脂水分散体。

本发明还提供以上述羟基丙烯酸树脂水分散体为成膜物的水性涂料，其特征在于，其成分是：本发明提供的羟基丙烯酸树脂水分散体、助剂、颜填料。