[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种含羟基的水性丙烯酸酯聚合物及其制备方法。

背景技术

含羟基水性丙烯酸酯聚合物由于其涂膜高光泽、保色性好、耐候性好，而被广泛应用于双组分水性聚氨酯涂料和氨基烘烤涂料领域。含羟基的水性丙烯酸酯聚合物如按合成工艺分类，一般可以分为乳液型和水分散体型，前者，分子量高、溶剂含量低，但存在粒径粗、涂膜光泽不高、与氨基树脂相容性不好的缺陷；后者，粒径小、固化后涂膜有更高的光泽、与氨基树脂等也有更好的相容性，但是，溶剂含量较高、水分散体粘度较大、固含量一般只有降至30～35％(重量)才能使水分散体具有较好的流动性和施工性。目前为了满足环保政策要求，同时为了满足双组分水性聚氨酯涂料获得更好的涂膜性能的需要，采用多种方法降低含羟基的丙烯酸酯聚合物水分散体的溶剂含量。例如，采用抽真空的方法降低溶剂含量，但是存在抽出溶剂不易回收利用，制备成本高，抽除过程不易控制，容易引起粘度剧增甚至胶化等问题；又如，采用在合成过程中，选择特殊的引发剂、链转移剂和助溶剂并通过控制一定的反应条件，降低树脂分子量，降低反应粘度，以达到减少有机溶剂含量的目的，虽然此方法可以有效的减少溶剂含量，但以牺牲分子量为代价，通常数均分子量被降至5000以下，而且在合成过程中，控制分子量分布亦有难度，因此，对涂膜外观及性能产生较大影响。

发明内容

本发明的第一个目的是：提供一种既具备水分散体型的分散性、高光泽优点，又具备乳液型的低溶剂含量和较高分子量优点的含羟基的水性丙烯酸酯聚合物。

实现本发明第一个目的的技术方案是：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＜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℃。

上述含羟基的水性丙烯酸酯聚合物，其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。

本发明的第二个目的是：提供一种便于操作的制备既具备水分散体型的分散性、高光泽优点，又具备乳液型的低溶剂含量和较高分子量优点的含羟基的水性丙烯酸酯聚合物的方法。

实现本发明第二个目的的技术方案是：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，分两步合成的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；