[发明专利]一种有机硅改性汽车漆用水性丙烯酸树脂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物新材料领域，特别是一种有机硅改性汽车漆用水性丙烯酸树脂的方法。

背景技术

最早的商品化水性涂料是在20世纪30年代出现的。基于其对环境的相容性和保护性，并具有节省资源、节约能源的优点，水性涂料产品很快就被市场接受,并逐渐发展扩大。日本、美国1986年水性涂料分别占涂料总销售量的18％和22％，英国1995年水性涂料产量占全国涂料总产量的64.5％。国外的水性涂料大多用于建筑、汽车、木器等行业,高性能水性金属漆用树脂产品类型多样，漆膜机械性能优异、耐盐雾性能好，已经普遍取代油性树脂应用于金属工件的保护。目前，主要的生产商有巴斯夫、拜耳、路博润、阿克苏等公司。

水性丙烯酸树脂由丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类及其他烯属单体通过乳液自由基常压聚合法共聚制成，通过选用不同的树脂结构、不同的配方及不同的生产工艺及溶剂组成，可合成不同类型、不同性能和不同应用场合的丙烯酸树脂。其中硬软单体的种类和配比决定了树脂的主体架构，决定了树脂成膜后的基本性能；功能单体用于改善树脂的综合性能。这种乳液聚合的方法虽然工艺操作简单，但是最突出的缺点是合成得到的水性树脂的分子量分布较宽，残留的带有极性官能团的单体较多，因而树脂的耐酸碱性、抗水性和耐腐蚀性差。

通过实验发现，采用溶胶-凝胶法高压制备丙烯酸树脂所得的汽车漆在解决了上述的耐酸碱性、抗水性和耐腐蚀性差的时候，光泽度又无法得到同步改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境耐受性强、光泽度好的有机硅改性汽车漆用水性丙烯酸树脂的方法。

本发明提供的技术方案为：一种有机硅改性汽车漆用水性丙烯酸树脂的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：溶胶溶液的制备：将0.5-1重量份的正硅酸乙酯和1.5-2重量份的疏水性硅烷加入到35-45重量份的无水乙醇中，升温至50℃，并搅拌反应3h，再加入3-4重量份的阴离子乳化剂，继续搅拌直至物料完全溶解；

步骤2：单体相的制备：将10-15重量份的甲基丙烯酸丁酯、3-5重量份的苯乙烯、5-10重量份乙烯基三甲氧基硅氧烷、10-15重量份的丙烯酸、10-15重量份的甲基丙烯酸羟乙酯、5-10重量份的乙烯基吡咯烷酮、2-5重量份四甲基二乙烯基二硅氧烷、1-3重量份阴离子乳化剂、0.5-0.8重量份的引发剂混合均匀得到单体相；

步骤3：将溶胶溶液置于反应容器中，压力控制在2-4MPa，将单体相滴加进入到反应体系中，滴加时间为1-2h，反应温度控制在55-65℃；

步骤4：通过pH调节剂调节步骤3得到的混合物体系的pH值为6-7。

在上述的有机硅改性汽车漆用水性丙烯酸树脂的方法中，所述的疏水性硅烷为甲基三乙氧基硅烷或二甲基二乙氧基硅烷。

本方案的有益效果在于，通过溶胶--凝胶的前驱体得到活性基团并以此为连接点，优选软硬单体、功能单体以及共聚的温度、压力和聚合时间，获得结构和分子量都可控的水性丙烯酸树脂。分析其原因，可能主要是在加压的条件下(其实为水热反应的条件)，非均相的自由基聚合反应部分转变为均相反应，因而聚合反应的速率容易控制，残留单体的数量减少，因而树脂成膜后耐酸碱性、抗水性和耐腐蚀性得到提升。同时采用有机硅改性提高其光泽度，并且通过多官能团的有机硅可以避免在高压反应中对树脂光泽度的影响。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1：

一种有机硅改性汽车漆用水性丙烯酸树脂的方法，包括以下步骤：

步骤1：溶胶溶液的制备：将0.8重量份的正硅酸乙酯和1.8重量份的二甲基二乙氧基硅烷加入到40重量份的无水乙醇中，升温至50℃，并搅拌反应3h，再加入3.5重量份的十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌直至物料完全溶解；

步骤2：单体相的制备：将12重量份的甲基丙烯酸丁酯、4重量份的苯乙烯、8重量份乙烯基三甲氧基硅氧烷、12重量份的丙烯酸、13重量份的甲基丙烯酸羟乙酯、7重量份的乙烯基吡咯烷酮、2重量份四甲基二乙烯基二硅氧烷、2重量份十二烷基苯磺酸钠、0.6重量份的引发剂混合均匀得到单体相；

步骤3：将溶胶溶液置于反应容器中，压力控制在3MPa，将单体相滴加进入到反应体系中，滴加时间为2h，反应温度控制在55℃；

步骤4：通过氨水调节步骤3得到的混合物体系的pH值为6-7。

实施例2

一种有机硅改性汽车漆用水性丙烯酸树脂的方法，包括以下步骤：