[发明专利]一种含羟基的水性分散树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含羟基的水性分散树脂及其制备方法，特别适合用于以水性羟基分散体或羟基乳液为主要成膜物质的水性可交联涂料体系中分散颜料、填料。

背景技术

随着人们环保意识的提高，水性涂料得到了迅速发展，尤其以水性羟基分散体或羟基乳液为主要成膜物质的水性可交联涂料体系发展较快，其通过与固化剂树脂化学交联成膜，涂膜的综合性能远好于通过物理干燥成膜的热塑型水性涂料。与其它水性涂料体系一样，由于水性羟基分散体或羟基乳液对颜料、填料的分散能力较差，必须使用水性分散剂分散颜料、填料。最常见和商业化的水性分散剂是低分子聚羧酸盐类（主要为聚丙烯酸钠盐或铵盐），该分散剂尽管具有较好的分散性能，但由于其分子量小且在涂料成膜时，只有极少量参与交联固化反应，成膜后大部分分散剂仍游离于涂膜中，影响了涂膜的耐水性、耐化学介质性、光泽及丰满度，对高性能要求的水性环保涂料的进一步发展形成制约。中国专利CN101745342A、CN101862619A等分别公开了一种高分子水性分散剂。这些高分子水性分散剂与常规小分子量的分散剂相比，提高了涂膜的光泽和丰满度，但仍只有极少量分散剂参与固化交联反应，因此，对涂膜的耐水性及耐化学介质性改善不明显。中国专利CN101357308A公开了一种分散剂，其分子中含有羟基官能团，可参与化学交联反应，提高了涂膜的耐化学介质性，但是其在制备过程中，使用了大量的有机溶剂并因而导致制备工艺复杂，且大量的有机溶剂在生产期间对人体和环境造成危害，不符合环保要求。

发明内容

本发明的第一个目的是：提供一种环保型的含羟基的水性分散树脂，可以分散颜料和填料，而无需外加其他分散剂，与水性涂料体系中的羟基树脂及固化剂树脂混容性好，并参与涂膜固化交联反应，提高涂膜的综合性能。

实现本发明第一个目的的技术方案是：一种含羟基的水性分散树脂由多种烯类单体在引发剂作用下，在水中通过自由基聚合形成共聚物，再经中和成盐得到的，其羟基含量为树脂总质量的3.0～4.0％,各组分所用原料按质量百分数计，介质水为70～74％，中和剂为3.0～4.0％，多种烯类单体总质量为24～26％，引发剂为多种烯类单体总质量的2.2～2.6%；上述各组分的质量百分数之和为100％；

所述多种烯类单体是由60～80%不含功能官能团的烯类单体，15～35%含羟基官能团的烯类单体，8～15%含羧基官能团的烯类单体组成，上述各种烯类单体的质量百分数之和为100％，其中，不含功能官能团的烯类单体为甲基苯乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的几种；含羟基官能团的烯类单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种；含羧基官能团的烯类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或两种。

上述含羟基的水性分散树脂中，所述引发剂为过硫酸盐类，过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种；所述中和剂为氨水、N、N-二甲基乙醇胺中的一种或两种。

本发明的第二个目的是：提供一种不采用任何有机溶剂的，工序简单的制备上述环保型含羟基的水性分散树脂的方法。

实现本发明第二个目的的技术方案是：一种上述含羟基的水性分散树脂的制备方法的具体操作步骤：

①按上述含羟基的水性分散树脂各组分用量准备水、引发剂、多种烯类单体、中和剂；

②在装有温度计、搅拌器、回流装置的反应容器中加入水、引发剂，边搅拌边升温至82℃，将不含功能官能团的烯类单体、含羟基官能团的烯类单体、含羧基官能团的烯类单体的均匀混合物，在3～4小时匀速加入反应容器中进行自由基聚合反应，保温2小时后，生成的共聚物降温至50℃，加入中和剂，搅拌均匀后，用120目绢网滤除杂质，包装即为含羟基的水性分散树脂。

上述含羟基的水性分散树脂的制备方法中，所述不含功能官能团的烯类单体为甲基苯乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或几种；所述含羟基官能团的烯类单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种；含羧基官能团的烯类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或两种；所述引发剂为过硫酸盐类，过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种；所述中和剂为氨水、N、N-二甲基乙醇胺中的一种或两种。