[发明专利]一种水性丙烯酸醇酸树脂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于化学领域，具体涉及水性醇酸树脂及其制备方法。

背景技术

醇酸树脂是一种常见的涂料用树脂，其原料来源丰富而且价格低，合成技术成熟，树脂涂膜综合性能好，因此醇酸树脂成为合成树脂中用量最大、用途最广的品种之一。目前的醇酸树脂仍是以溶剂型为主，但是，随着经济的发展和环保的要求将醇酸树脂水性化已成为行业的发展趋势。以水代替有机溶剂，可以有效的降低VOCs(挥发性有机化合物)带来的环境污染，又可以减少成本。但是，在醇酸树脂水性化带来的安全与健康好处的同时，其耐水解性、贮存稳定性以及涂料的涂膜性能要达到或者超过溶剂型醇酸树脂的性能标准，却是大部分醇酸树脂水性化研究中未能很好解决的问题。

醇酸树脂的水性化研究目的在于将油溶性树脂转化为水性树脂。根据醇酸树脂在水中分散程度，可分为水溶性和水分散醇酸树脂两类；根据醇酸树脂水性化思路，可分为内乳化法和外乳化法；根据醇酸树脂的制备工艺，可分为溶剂法和熔融法；根据亲水性单体，可分为偏苯三酸酐改性、丙烯酸类单体改性、DMPA改性、有机硅改性、聚乙二醇改性、聚氨酯改性、有机酸盐改性等。

水性化思路决定了合成方法。外乳化是指借助外加的表面活性剂使醇酸树脂分子分散于水中，因此找到合适的表面活性剂是外乳化的研究重点。但是这些乳化剂通常不能参与成膜，从而影响了涂膜的干性、硬度、光泽和耐水性等。内乳化是对树脂分子进行直接改性修饰，通常引入各种亲水性的官能团或者低聚物，中和成盐后使树脂分子可分散于水中。中和后的醇酸树脂体系其pH值一般在8左右，这种弱碱性环境下，醇酸树脂分子主链上的酯键很溶液水解，这样随着贮存时间的增长，树脂分子量渐渐降低，粘度和分散型明显下降。

如果在醇酸树脂分子中酯键两侧的α、β位碳原子上连有长烷烃结构，可以很好的提高该酯键的水解稳定性，这样如果使用丙烯酸预聚物代替传统的多羧基化合物(如苯酐、间苯二甲酸等)直接与单脂肪酸甘油酯缩聚成树脂分子链，经过胺类碱性物质中和成盐后得到的丙烯酸改性醇酸树脂乳液，具有很好的耐水解性及贮存稳定性。

发明内容

本发明的任务是提供一种水性丙烯酸醇酸树脂及其乳液，使其具有耐水解性好、贮存稳定性高的特点。本发明还同时提供这了种水性丙烯酸醇酸树脂及其乳液的制备方法。

此外，本发明还提供了以本发明提供的这种水性丙烯酸醇酸树脂乳液制备的清漆组合物。

实现本发明的具体方案是：

本发明提供的这种水性丙烯酸醇酸树脂，是用丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯四种丙烯酸单体和引发剂及链转移剂在有机溶剂中进行自由基聚合反应得到的丙烯酸类预聚物，再另用植物油与三羟甲基丙烷进行酯交换反应得到醇解产物，然后用丙烯酸类预聚物与醇解产物进行缩聚反应得到的产物。

本发明提供的这种水性丙烯酸醇酸树脂乳液，是在上述的水性丙烯酸醇酸树脂中加入中和剂、助溶剂和蒸馏水得到的乳液。

本发明提供的这种水性丙烯酸醇酸树脂的制备方法，包括以下步骤：

步骤a：用丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯四种丙烯酸单体和引发剂及链转移剂在有机溶剂中合成得到的丙烯酸类预聚物；

步骤b：用亚麻油和三羟甲基丙烷反应得到醇解产物；

步骤c：用丙烯酸类预聚物与醇解产物进行缩聚反应即得到水性丙烯酸醇酸树脂。

上述步骤a所述的用丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯这四种丙烯酸单体合成丙烯酸类预聚物的具体方法是：在装有机械搅拌、回流冷凝管、2个恒压滴液漏斗的反应器中加入有机溶剂，保持磁力搅拌，通保护气体氮气30min-60min并加热至100-105℃，然后分别把溶有引发剂的丙烯酸类单体混合物和链转移剂，置于2个恒压滴液漏斗中，恒温下3-3.5h匀速滴完后保温反应1-1.5h，降温至室温，得到丙烯酸预聚物，所述的有机溶剂是醋酸丁酯或二甲苯；所述的引发剂是过氧化二苯甲酰BPO或偶氮二异丁腈AIBN；所述的链转移剂为十二烷硫醇；所用的四种丙烯酸单体的总重量等于所用的有机溶剂的重量，并且所用的四种丙烯酸单体的重量比为丙烯酸∶甲基丙烯酸甲酯∶丙烯酸甲酯∶甲基丙烯酸丁酯＝1∶1∶3.5∶4.5，链转移剂的用量为所用四种丙烯酸单体总重量的2％-7％，引发剂的用量为所用四种丙烯酸单体总重量的0.2％-0.5％。