[发明专利]一种含羟基聚丙烯酸酯二级水分散体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学工业领域里的涂料工业用原材料的制备方法，具体地说，涉及一种水性涂料用原料的合成方法，即一种含羟基聚丙烯酸酯二级水分散体的制备方法，该水分散体经配合适当的交联剂后可制成高性能的水性涂料。

背景技术

涂料工业是一个独特的原材料密集型制造行业，大多数有机涂料在生产过程中都使用了一些对人体和环境有害的原材料，在生产过程和施工过程中会排放出有害的废水和废气，甚至在施工后的一段时间内，还会释放出有害的气体。但随着科学技术和社会生产力的不断发展，人们对生活环境也日益重视，环保问题已在全世界范围受到普遍关注，为此，逐步淘汰一些对环境和人体有害的原材料已是大势所趋，涂料工业也不例外，已深切地感受到来自环境的压力。一直占据主导地位的传统溶剂型涂料正面临极大的冲击，水性涂料在近年取得了较大的发展，凭借其优良的性能和多方面的适用性已得到了广泛的应用。水性丙烯酸涂料具有防腐、耐碱、耐水、成膜性好、保色性佳、无污染等特点，已广泛应用于外墙、木器、金属、塑料和玻璃等领域的涂饰。含羟基的水性丙烯酸酯分散体采用氨基树脂或多异氰酸酯作为交联剂，能够提高漆膜的综合性能，可与溶剂型涂料相媲美。

含羟基的水性丙烯酸酯分散体与多异氰酸酯组成的水性双组分聚氨酯涂料，其VOC较低，综合性能优异，具有高光泽，耐水性、耐溶剂性和耐候性好的优点，性能接近或等同于溶剂型双组分聚氨酯涂料，因此受到国内外的广泛关注，研究开发也较为活跃。

水性丙烯酸酯分散体分为一级分散体和二级分散体，丙烯酸酯一级分散体是丙烯酸单体在乳化剂的作用下通过乳液聚合得到的，丙烯酸酯二级分散体则是通过溶液聚合得到含亲水性基团的树脂，先溶于助溶剂中，然后通过转相分散于水中得到的，该法制备的水分散体若以离解后的状态来区分，有阴离子型和阳离子型两种，其中以阴离子型为主。

使用含羟基的丙烯酸酯一级分散体制备的水性双组分聚氨酯涂料，漆膜干燥较快，硬度较高，但是一般仅能够与(部分)亲水化的多异氰酸酯混合，且得到的漆膜光泽较差，外观不佳，另外活化期受pH值影响较大，一般情况下适用期(potlife)较短。中国专利CN95196075.X、CN97196951.5、CN200410000762.8、CN200410042723.4、CN200410051550.2、CN200510134997.0和欧洲专利EP0557844均是关于含羟基的丙烯酸酯一级分散体的专利申请。

和一级分散体相比，使用含羟基的丙烯酸酯二级分散体制备的水性双组分聚氨酯涂料，漆膜光泽、丰满度好，外观可媲美溶剂型的双组分聚氨酯，而且基本能与任何一种多异氰酸酯混合，适用面广。但是目前大多数的丙烯酸酯二级分散体，酸值都较高，黏度较大，固含量无法做高，而且在酸值较高的情况下，制备的聚氨酯涂料耐水性较差，仅适合用来制备氨基烘烤漆。欧洲专利EP0356979，以丙烯酸、甲基丙烯羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯等作为单体，进行溶液聚合，待反应完全，使用胺中和后，分散于水中，形成含羟基的丙烯酸酯二级分散体，使用该分散体与亲水性的多异氰酸酯混合后，交联固化，形成的漆膜光泽与机械性能都较好，但是由于该分散体的酸值较高，制得的分散体固含量较低，且漆膜的耐水性较差，不能令人满意。中国专利CN200710032124.8，通过单体一步滴加的溶液聚合法制得羟基丙烯酸树脂，中和成盐后，分散于水中，但由于该分散体的亲水基团含量非常低，树脂在水中转相乳化十分困难。中国专利CN200810164126.7，使用叔碳酸缩水甘油酯和溶剂做为底料，通过单体一步滴加的溶液聚合法制得羟基丙烯酸树脂，馏出溶剂，使用胺中和成盐后，加入去离子水得到含羟基的丙烯酸酯二级分散体，但是按此方法制得的分散体黏度非常大、粒径分布不均匀，稳定性不佳。

发明内容

针对上面所述的丙烯酸酯二级分散体酸值高、黏度大、固含量低、稳定性差等缺点，本发明旨在提供一种制备低酸值、高固含量的含羟基聚丙烯酸酯二级分散体的方法。

本发明是这样实现的，它提供了一种含羟基聚丙烯酸酯二级水分散体的制备方法，其特征是，所述的水分散体的制备方法包括如下步骤：

(1)在通氮条件下，在助溶剂中滴加不含羧基单体的混合单体，生成疏水的长链自由基；

(2)在生成的疏水的长链自由基中，滴加含羧基单体的混合单体，合成得到分子链尾端含亲水基团的共聚物；

(3)在生成的共聚物中，加入中和剂，并滴加去离子水，得到含羟基的聚丙烯酸酯二级水分散体；

所述的水分散体的配合组分包括：