[发明专利]阳离子型水性羟基丙烯酸树脂二级分散体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阳离子型水性羟基丙烯酸树脂二级分散体及其制备方法。

背景技术

随着人们环保意识和安全意识的不断加强，以及相关环保法规的日益完善，绿色环保的水性涂料已开始逐渐取代溶剂型涂料，已成为涂料发展的主流。

水性羟基丙烯酸树脂分散体，具有低VOC、分子可设计性、分散稳定性、使用灵活性、应用广泛性等优点，被用于木器、外墙等化工涂料领域。美国专利US6399691、US2007282049A1和中国专利CN101914185A、CN102850703A均描述了水性丙烯酸树脂二级分散体的制备方法。所述的分散体通过两步自由基溶液聚合法，先合成疏水性的核部分（不含羧酸），再接枝上亲水的壳部分（富含羧酸），加入中和剂，中和后加水分散，制得少溶剂、高固低黏、储存稳定二级分散体。这些都是以阴离子为亲水基团的分散体，用作涂料时具有良好的成膜性、保光保色性、耐化学性和耐候性，然而在金属表面防污防锈等特定场合，因分散体阴离子基团特征，其附着力、抗碱封闭性、遮蔽性和防污渍渗透性无法满足其特定使用要求。

目前，中国专利CN103314025A、CN104086745A提供了一种水性阳离子聚氨酯分散体及其制备方法；中国专利CN1709945A、CN101314626A提供了一种阳离子型聚丙烯酰胺分散体及其制备方法；CN105778027A提供了一种阳离子型水性聚硫氨酯分散体及其制备方法。阳离子型分散体因其阳离子基团的特征，其涂膜在某些特定场合具有优异的附着力、抗碱封闭性、遮蔽性和防污渍渗透性等相关性能。

发明内容

本发明的目的之一在于提供了一种阳离子型水性羟基丙烯酸树脂二级分散体。

本发明的目的之二在于提供该分散体系的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种阳离子型水性羟基丙烯酸树脂二级分散体，其特征在于该分散体系的组成及质量百分含量为：阳离子型水性羟基丙烯酸树脂40～45 %，有机溶剂2～9 %，去离子水46～58 %。

一种制备上述的阳离子型水性羟基丙烯酸树脂二级分散体的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：

a.亲油段P_o合成：加入5～20份溶剂和0.1～0.8份引发剂预先升温，然后匀速滴加0.5～6份引发剂、0～2份链转移剂和50～80份不含阳离子型亲水基团的混合单体M₁的混合物，聚合形成疏水的亲油段P_o；

b.亲水段P_w合成：在步骤a所得溶液中，继续滴加0.5～2份引发剂和20～50份含阳离子型亲水基团的混合单体M₂的混合物，在亲油段上嵌段或接枝合成亲水段P_w；

c.降温至70～95 ℃，加入有机酸中和剂，搅拌10～30 min；使溶液的中和度为80～130 %；

d.在步骤c所得聚合物溶液中，按所需固含量的计算量均匀、慢速滴加去离子水，1～3 h内滴加完毕，降至室温，即得到具有核壳结构的阳离子型水性羟基丙烯酸树脂的二级分散体。

中和度是水性涂料分散体合成中约定俗称的概念，指有机酸中的酸性基团能将合成的树脂中碱性基团酸碱中和的程度，属于理论计算，实验过程中无需通过仪器、方法进行检测。

上述的步骤a的具体步骤为：在惰性气氛保护下，将5～20份溶剂和0.1～0.8份引发剂加入反应容器，搅拌升温至120～170 ℃，保温0～30 min，匀速滴加0.5～6份引发剂、0～2份链转移剂和50～80份不含阳离子型亲水基团的混合单体M₁的混合物，1～3 h内滴完，继续保温 0～30 min；所述的不含阳离子型亲水基团的混合单体M₁的组成及质量百分含量为：

丙烯酸烷基或脂环族酯类单体： 50～70%；

含羟基丙烯酸酯类单体： 10～35%；

乙烯基类单体： 0～20%。

上述的步骤b的具体步骤为：在步骤a所得混合液中滴加0.5～2份引发剂和20～50份含阳离子型亲水基团的混合单体M₂的混合物，0.5～2 h内滴完，继续保温1～2 h；所述的含阳离子型亲水基团的混合单体M₂和的组成及质量百分含量为：

丙烯酸烷基或脂环族酯类单体： 50～70%；

含羟基丙烯酸酯类单体： 10～35%；

含叔胺基丙烯酸类单体： 3～15%；