[发明专利]一种常温干燥型丙烯酸树脂水分散体及其制备方法与用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属表面防护用高性能水性涂料作料，具体地说是一种常温干燥型丙烯酸树脂分散体及其制备以及用该分散体制得的金属表面防护用高性能水性涂料。

背景技术

金属表面涂装过程中，有机溶剂型金属底材对环境污染严重，高性能水性金属底材的水性化刻不容缓，通过引入特殊的羟基单体，开发出对底材附着力优异，同时抑制返锈性能良好的高性能水性涂料具有重要的现实意义。

随着中国工业的高速发展，目前国内金属表面防护用的涂层以溶剂体系为主，其中大量的VOC对环境造成的污染日趋严重，涂装中的环保问题已提上议事日程。世界各国相继制订了相关法规以限制涂料VOC排放量。例如德国1995年生效的清洁空气法规中要求，喷涂施工时，VOC排放量不大于35g/㎡，而传统的溶剂型涂料VOC排放量约125g/㎡。国家环保局于2008年8月发布了《涂装清洁生产标准》，第一次对涂装中VOC排放量做出了具体规定。为了达到环保要求，金属表面防护涂层正在向水性化、高固体分及粉末涂料方向发展，其中水性化技术是最有效的途经之一。

目前最流行的溶剂型金属表面防护涂层水性化后，将使整个涂层的VOC排放量减少到10g/㎡。本项目联合研发的金属表面防护用高性能水性涂层具有无毒、不易燃烧、不污染环境、安全可靠、不易损伤被涂饰表面、易操作等优点，达到国际同类产品的同等水平，对环境极为友好。

发明内容

为了克服现在技术的不足，本发明提供一种常温干燥型金属表面防护用高性能水性涂料，使涂装过程在常温下完成，限制金属表面涂装过程中VOC排放的同时实现节能减排，便于推广及应用。

本发明提供了一种常温干燥型丙烯酸树脂水分散体的制备方法，它包括了如下步骤：

A、丙烯酸树脂预聚物的制备

在装有搅拌桨、温度计、冷凝器反应釜中，加入5~10重量份的助溶剂（如丙二醇醚类或丙二醇醚酯类，其中丙二醇甲醚（PM）、二丙二醇甲醚（DPM）、丙二醇甲醚丙酸酯（PMP）或丙二醇甲醚醋酸酯（PMA）），通入氮气升温至回流温度；在此温度下滴加18~24重量份的非官能性（甲基）丙烯酸酯（如甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯）、11~18重量份的（甲基）丙烯酸酯（如甲基丙烯酸乙酯或丙烯酸丙酯）、6~9重量份的（甲基）丙烯酸（如丙烯酸或甲基丙烯酸）、1~15重量份的含小分子环氧基团单体（如分子量在290~320的环氧树脂，所述环氧树脂为缩水甘油酯类环氧树脂或缩水甘油醚类环氧树脂，如邻苯二甲酸二缩水甘油酯或二酚基丙烷型环氧树脂），0.25~0.75重量份的引发剂（可选偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰）和0.1~1重量份的链调节剂（如十二烷基硫醇或疏基乙醇）组成的混合溶液，在2~3h内滴加完毕，保温0.5~1h，之后再加入的0.25~0.75重量份的上述引发剂，保温2.0~2.5h，即可得到丙烯酸树脂预聚物；

B、丙烯酸树脂预聚物的水性化

将上述A步骤得到的丙烯酸树脂真空蒸馏脱除绝大部分溶剂，使溶剂的用量在树脂中的含量为0~8%，优选为0~3%；将脱除部分溶剂的树脂溶液倒入容器中，待树脂温度降至60~80℃时，加入中和剂（如氨水或三乙胺，中和度达50~90%为准）在高速圆盘分散机下以1500~2000r/min进行中和反应，反应时间为0.5~1.5h；升高分散机的转数，边缓慢滴加去离子水边以1500~3000r/min速度进行分散1~2h，然后充分搅拌25~30min出料，最终分散体产品的固含控制在60~70%即得产品。

本发明所述的另一方案中，提供一种常温干燥型金属表面防护用高性能水性涂料的制备方法，它包括：

（1）、在权利要求1至5中任一项的丙烯酸树脂水分散体中添加流平剂、消泡剂、水和任选的增稠剂，得到组分A，其中各组分的添加量如下（以水分散体重量为100份计）：

所述水分散体：100

流平剂（毕克公司的BYK346）：1~5

消泡剂（毕克公司的BYK028）：0.2~1，优选0.2~0.6

增稠剂（德国Borchers公司的Borchi Gel PW-25）：0~0.8，优选0.2~0.5

水性色浆（水性分散剂、流平剂、消泡剂、颜料、助溶剂或聚氨酯增稠剂中的一种或多种混合。）：0.2~0.8，优选0.4~0.6

水：20~70，优选30~60

（2）、将作为组分B的亲水改性的多异氰酸酯（用改性HDI）与组分A按照A:B=1.5~3.0: 1(优选约1.5 : 1)的重量比例混合均匀，即可制得金属表面防护用高性能水性涂料。