[发明专利]一种含羟基的水性丙烯酸酯聚合物及其制备方法

权利要求书

1.一种含羟基的水性丙烯酸酯聚合物，其特征在于，它是分两步合成的，即先制得特定的含羟基丙烯酸酯水分散体，再在其中用含羟基丙烯酸类单体10～30重量份，丙烯酸烷基酯类单体30～50重量份，过硫酸铵和/或过硫酸钾引发剂0.1～0.5重量份，去离子水30～50重量份进行自由基聚合而成，其中，特定的含羟基丙烯酸酯水分散体与在其中进行自由基聚合所用单体及引发剂的重量份比，按固体计为1∶1.40～2.0；

所述特定的含羟基丙烯酸酯水分散体是用含羟基丙烯酸类单体10～30重量份，丙烯酸类单体1～5重量份，丙烯酸烷基酯类单体20～50重量份，引发剂1～5重量份，助溶剂20～40重量份进行自由基聚合，再用中和剂中和、加水分散形成的，其羟值为80～160mgKOH/g，酸价为15～60mgKOH/g，水分散体的固体含量为30～40％(重量)，数均分子量为5000～20000；

所述含羟基的水性丙烯酸酯聚合物的粒径小于500nm，羟值为80～160mgKOH/g，酸价为14～25mgKOH/g，固体含量为45～55％(重量)，溶剂含量＜10％(重量)，粘度为1500～3000mpa.s，数均分子量为10000～100000，玻璃化转变温度为-20℃～40℃。

2.根据权利要求1所述的含羟基的水性丙烯酸酯聚合物，其特征在于，所述含羟基丙烯酸类单体为(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯中的一种或几种；所述丙烯酸类单体为丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种或两种；所述丙烯酸烷基酯类单体为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯中的一种或几种；所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二叔丁基中的一种或几种；所述助溶剂是异丙醇、丙二醇甲醚、石脑油、丙二醇丁醚、丙二醇乙醚中的一种或几种；所述中和剂是二甲基乙醇胺、三乙胺、三乙醇胺、氨水中的一种或几种。

3.一种含羟基的水性丙烯酸酯聚合物的制备方法，其特征在于，分两步合成含羟基的水性丙烯酸酯聚合物，即先制得特定的含羟基丙烯酸酯水分散体，再在其中用含羟基丙烯酸类单体10～30重量份，丙烯酸烷基酯类单体30～50重量份，过硫酸铵和/或过硫酸钾引发剂0.1～0.5重量份，去离子水30～50重量份进行自由基聚合而成，其特定的含羟基丙烯酸酯水分散体与在其中进行自由基聚合所用单体及引发剂的重量份比，按固体计为1∶1.40～2.0；

所述特定的含羟基丙烯酸酯水分散体是用含羟基丙烯酸类单体10～30重量份，丙烯酸类单体1～5重量份，丙烯酸烷基酯类单体20～50重量份，引发剂1～5重量份，助溶剂20～40重量份进行自由基聚合，再用中和剂中和、加水分散形成的，其羟值为80～160mgKOH/g，酸价为15～60mgKOH/g，水分散体的固体含量为30～40％(重量)，数均分子量为5000～20000；

所述含羟基的水性丙烯酸酯聚合物的粒径＜500nm，羟值为80～160mgKOH/g，酸价为14～25mgKOH/g，固体含量为45～55％(重量)，溶剂含量＜10％(重量)，粘度为1500～3000mpa.s，数均分子量为10000～100000，玻璃化转变温度为-20℃～40℃；

具体制备步骤如下：

①制备特定的含羟基丙烯酸酯水分散体

按含羟基丙烯酸类单体10～30重量份，丙烯酸类单体1～5重量份，丙烯酸烷基酯类单体20～50重量份，引发剂1～5重量份，助溶剂20～40重量份的配方准备原料；

在反应容器中加入部分配方量的助溶剂，搅拌升温至70～150℃后，滴加由全部配方量的单体和部分配方量的引发剂组成的混合物，滴加时间为2～3h，滴加完毕保温0.5～1小时，再在70～150℃下滴加由剩余的引发剂与剩余的助溶剂组成的混合物，滴加0.5～1小时，再保温反应2～3h得到含羟基的丙烯酸酯树脂，降温至≤90℃后，加入中和剂进行中和反应20～30分钟，再加去离子水搅拌分散至少30分钟，出料即为特定的含羟基的丙烯酸酯水分散体，其羟值为80～160mgKOH/g，酸价为15～60mgKOH/g，水分散体的固体含量为30～40％(重量)，数均分子量为5000～20000；

②制备含羟基的水性丙烯酸酯聚合物

按含羟基丙烯酸类单体10～30重量份，丙烯酸烷基酯类单体30～50重量份，过硫酸铵和/或过硫酸钾引发剂0.1～0.5重量份，去离子水30～50重量份的配方准备原料；

在反应器中加入按步骤①方法制得的特定的含羟基丙烯酸酯水分散体和部分配方量的去离子水，搅拌升温至80～90℃，在此温度下滴加全部配方量单体的混合物，滴加时间为2～3h，同时滴加配方量的过硫酸铵和/或过硫酸钾引发剂与剩余配方量的去离子水的混合物，滴加时间为3～4h，滴加完再保温反应2～3h，停止反应，降温至≤50℃，出料即为含羟基的水性丙烯酸酯聚合物，按步骤①方法制得的特定的含羟基丙烯酸酯水分散体与在其中进行自由基聚合所用单体及引发剂的重量份比，按固体计为1∶1.40～2.0；

制得的含羟基的水性丙烯酸酯聚合物的粒径＜500nm，羟值为80～160mgKOH/g，酸价为14～25mgKOH/g，固体含量为45～55％(重量)，溶剂含量＜10％(重量)，粘度为1500～3000mpa.s，数均分子量为10000～100000，玻璃化转变温度为-20℃～40℃。

4.根据权利要求3所述的含羟基的水性丙烯酸酯聚合物的制备方法，其特征在于，所述含羟基丙烯酸类单体为(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯中的一种或几种；所述丙烯酸类单体为丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种或两种；所述丙烯酸烷基酯类单体为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯中的一种或几种；所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二叔丁基中的一种或几种；所述助溶剂是异丙醇、丙二醇甲醚、石脑油、丙二醇丁醚、丙二醇乙醚中的一种或几种；所述中和剂是二甲基乙醇胺、三乙胺、三乙醇胺、氨水中的一种或几种。