[发明专利]一种制备水性丙烯酸树脂的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子合成领域，具体而言，涉及一种制备水性丙烯酸树脂的方法。

背景技术

目前，溶剂型的丙烯酸树脂产品在我国占有重要的地位，但溶剂型的丙烯酸树脂因其VOC值高，对环境和人体健康极为不友好，从而面临着退出市场的危险。加之人们的环保意识在不断的提高，大量的环保型产品相继而出，受到了全社会的重视。其中，水性丙烯酸树脂则更得到人们的青睐。例如，德国的化学巨头拜耳、巴斯夫、杜邦等对于水性丙烯酸的研发投入了大量精力。

水性丙烯酸树脂是以水为溶剂，无毒无味、具有成本低，不污染环境等特点。另外，水性丙烯酸涂料的制备更是简单方便，可根据实际情况灵活设计，按照实际需求在水性丙烯酸树脂中加入下述的一种或多种助剂：增稠剂、消泡剂、催干剂、防霉杀菌剂、缓蚀剂等。

虽然水性丙烯酸树脂具有无污染、无毒性、无刺激性、光泽较好、耐化学性好、稳定性高、以及生产安全、价格低廉等优点，但是它自身也有不可消除的缺点，主要表现在树脂成膜干燥后热粘冷脆、抗回粘性差、耐热性不佳、耐水性不长久、抗冲性较差等，从而限制了水性丙烯酸树脂的应用领域受到限制。因此，为了克服水性丙烯酸树脂的上述缺点，需要对水性丙烯酸树脂进行改性。

Si-O键具有较高的离子化趋势和很高的键能，从而使得有机硅化合物表现出的卓越的物理和力学性能，因此越来越多的被关注，用以改性丙烯酸树脂，得到性能优异的丙烯酸树脂。

在现有技术中，大多采用物理共混法，将硅烷偶联剂直接与水性丙烯酸树脂共混。这种改性方法虽然简单方便，但是共混后的乳液稳定性差，容易产生两相分离，与丙烯酸树脂聚合物及基材间没有化学键结合，丙烯酸树脂的性能不会得到有效的改善。

另外，在一些现有技术中，通过化学改性法将含有不饱和键的硅烷偶联剂引入到水性丙烯酸树脂的骨架中，得到共聚物，从而提高丙烯酸树脂的性能。虽然此方法在一定程度上提高了水性丙烯酸树脂的性能，但是得到的水性丙烯酸树脂的成膜性不好，光泽度差，稳定性较差，固含量较低，另外，在合成过程中，易使得乳液粘度大，不好乳化。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：在一定温度下，通过分步加料的方式，制备得到易于乳化，性能优异的水性丙烯酸树脂，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供一种制备水性丙烯酸树脂的方法，该方法包括以下步骤：

1)向反应器中加入有机溶剂和链转移剂，混合搅拌，将反应器的温度控制为60～80℃；

2)向反应器中连续滴加由丙烯酸酯类单体、硅烷偶联剂和引发剂形成的混合物Ⅰ，滴加完后，保温反应，

其中，所述丙烯酸酯类单体为由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸羟乙酯形成的混合物Ⅱ，

所述硅烷偶联剂中含有不饱和烯基，硅烷偶联剂的添加量为所述混合物Ⅱ的2～20wt％；

3)向步骤2中的反应体系中，连续滴加由丙烯酸酯类单体、硅烷偶联剂和引发剂的形成的混合物Ⅲ，混合物Ⅲ与混合物Ⅰ的重量比为混合物Ⅲ：混合物Ⅰ＝1～3：1，滴加完后，保温反应，

其中，所述丙烯酸酯类单体为由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙脂和甲基丙烯酸形成的混合物Ⅳ，

所述硅烷偶联剂中含有不饱和烯基，硅烷偶联剂的添加量为所述混合物Ⅳ的3～20wt％；

4)将步骤3中的体系降至室温，然后加入碱将体系中和至pH值为7～8；

5)中和完成后，除去体系中的甲醇，然后加入水乳化获得水性丙烯酸树脂。

本发明的另一目的在于提供一种水性涂料，该水性涂料包括以下重量份数的成分：

其中，所述水性丙烯酸树脂为由本发明提供的方法制备得到的树脂，所述水性固化剂为水性封闭多异氰酸酯固化剂。

本发明提供的制备水性丙烯酸树脂的方法，其制备过程易于控制，反应进行平稳，且采用分步加料的方式，使得最终得到的水性丙烯酸树脂易于乳化分散，稳定性好，硬度以及抗冲击等性能优异。

另外，在本发明中，由于分步加入了硅烷偶联剂，使得最终得到的水性丙烯酸树脂在成膜后，形成了互传网络结构，进一步提高了水性丙烯酸树脂的稳定性，耐水性，硬度以及抗冲击等性能。

附图说明

图1为实施例1所得水性丙烯酸树脂的激光粒度图。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

根据本发明的一方面，提供了一种制备水性丙烯酸树脂的方法，该方法包括以下5个步骤：