[发明专利]一种聚丙烯酸酯接枝改性聚酯水性涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯酸酯接枝改性聚酯水性涂料及其制备方法，属于有机高分子材料领域。

背景技术

由于生态环境恶化，环境保护愈来愈受到重视。溶剂型涂料含有大量有机挥发物（VOC）成分，不仅污染环境，浪费资源，还危害人类健康。我国和世界各国都制定了相关法规来严格限制涂料VOC的排放。低污染的水性涂料、光固化涂料、粉末涂料和高固体分涂料已成为涂料产业的发展方向。与其他低污染涂料相比，水性涂料由于具有多种合成方法和制备技术、应用广泛、安全、施工相对简单等优点而成为涂料生产领域竞相开发的品种。

聚酯涂料广泛应用于金属和木器的表面保护和装饰，其固化漆膜具有丰满度高、耐磨性和耐汽油性优良等优点，但柔韧性、耐冲击性能和施工性能欠佳，更由于聚酯分子链上含有大量酯键，容易水解断链，导致其涂料固化漆膜的耐水、耐光老化、耐气候老化和耐腐蚀等性能欠佳，聚酯涂料的应用尤其在汽车涂装领域的应用因而受到限制。在合成聚酯树脂的共缩聚反应后期加入一种二元或多元酸进行解聚的同时对聚酯分子链两个末端进行封端反应，可赋予聚酯树脂以水分散性或称自乳化作用，可制成水性聚酯涂料。

聚丙烯酸酯涂料固化漆膜具有光泽度高，耐水、耐腐蚀、耐气候老化、耐热氧化老化等性能优良的优点，但存在丰满度、硬度、弯曲等性能欠佳的缺点。在聚丙烯酸酯分子链中引入带羧基和羟基等亲水性基团的单体单元可合成出水溶性聚丙烯酸酯树脂，从而可制备出水性聚丙烯酸酯涂料。

用聚酯树脂与聚丙烯酸酯树脂溶液混合制备复配涂料，应可获得优势互补的固化漆膜，即这种复配涂料固化漆膜既具有聚酯涂料固化漆膜的优点，也具有聚丙烯酸酯涂料固化漆膜的优点，从而可克服单独使用时固化漆膜存在的缺点。但由于聚酯大分子的主链存在高极性的酯键，而聚丙烯酸酯大分子的主链仅由碳-碳键构成，其极性低，导致二者在热力学上相容性差而倾向于相分离，使复配涂料固化漆膜的综合性能显著变差。

在水分散型聚酯分子链上接上水溶性聚丙烯酸酯支链，可以获得聚酯树脂与聚丙烯酸酯树脂相容性良好的接枝共聚物，从而可制备出其固化漆膜兼具聚酯和聚丙烯酸酯优点的因而性能优良的水性涂料。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚丙烯酸酯接枝改性聚酯水性涂料及其制备方法。

本发明为解决技术问题采用的技术方案为：

一种聚丙烯酸酯接枝改性聚酯水性涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）利用二元醇、二元酸、酸酐和环氧单体合成具有接枝反应活性的水分散型聚酯，然后用水溶性助溶剂将其溶解形成聚酯溶液；

（2）在上述溶液中滴加功能单体、丙烯酸酯类单体、苯乙烯类单体和有机过氧化物引发剂构成的混合液，进行接枝共聚反应，制成水分散型聚丙烯酸酯接枝改性聚酯树脂溶液；

（3）在聚丙烯酸酯接枝改性聚酯树脂溶液中加入中和剂、固化剂、涂料助剂和去离子水配制成水性涂料。

优选的，所述具有接枝反应活性的水分散型聚酯树脂是用含叔碳氢原子的二元醇、二元酸、含亚甲基氢原子的二元醇、二元酸和酸酐，带脂肪链取代基的环氧化物等多种单体混合物经共缩聚反应制成；所述二元醇为2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,6-己二醇的两种或多种，所述二元酸为1,6-己二酸；1,4-环己烷二甲酸，壬二酸、癸二酸的两种或多种，所述酸酐为六氢苯酐，所述带脂肪链取代基的环氧单体是叔碳酸缩水甘油酯。

优选的，在合成水分散型聚酯的反应后期加入一种二元酸或多元酸作为解聚封端剂对水分散型聚酯分子链进行解聚反应以降低聚酯的分子量，并使所合成的聚酯分子链的两个末端各带一个或两个羧基而具有水分散性。所述解聚封端剂以偏苯三酸酐为佳。

优选的，所述溶解聚酯所用助溶剂为可溶于水的与交联剂无反应活性的极性溶剂，在最终合成的水分散型聚丙烯酸酯接枝改性聚酯溶液中，助溶剂的质量百分比含量为20%～50%。

优选的，所述助溶剂是乙二醇二乙醚、二乙二醇二乙醚和环己酮其中的一种或多种。

优选的，所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯的一种或多种，所述苯乙烯类单体为苯乙烯。