[发明专利]高固含低VOC水性聚丙烯酸酯树脂及其制备方法

说明书

本发明涉及聚合物技术领域，尤其是一种高固含低VOC水性聚丙烯酸酯树脂及其制备方法，包括多元酸‑叔碳酸缩水甘油酯加成物以及高固含低VOC水性聚丙烯酸酯树脂的制备。首先使用多元酸对叔碳酸缩水甘油酯进行开环，制备得到多元酸‑叔碳酸缩水甘油酯加成物作为反应型稀释剂。利用所制备的反应型稀释剂制备高固含低VOC水性聚丙烯酸酯树脂，树脂制备过程中完全不使用有机溶剂，完全做到了水性树脂的零VOC。在涂料成膜过程中，反应型稀释剂分子链中的羟基可以与涂料固化剂发生反应完成固化。反应型稀释剂中的叔碳酸结构也可以提升涂层的耐水、耐乙醇和耐候性。反应型稀释剂在降低粘度的同时，可以进一步提升涂层综合性能。

技术领域

本发明涉及聚合物技术领域，具体领域为一种水性聚丙烯酸酯树脂。

背景技术

涂料行业一直饱受环保的压力，近年来的国家环保部执行的环保督查工作越来越严格，已经让相当数量的溶剂型涂料企业面临关停的状况。

水性涂料作为环保型涂料的方向之一，代表未来涂料行业的发展方向。由于符合环保法规的要求，近年来工业涂装领域用水性工业涂料获得较快的发展。涂料的溶剂主要从树脂来，要降低涂料的VOC，就要从源头水性树脂降低，如果能制备低VOC甚至零VOC的水性树脂，对于降低VOC大有裨益。

水性工业涂料按照树脂类型可分为水性丙烯酸、水性聚氨酯、水性环氧等类型。其中，由于较为优异的性价比，水性丙烯酸类工业涂料目前的发展速度最快，特别是基于水性聚丙烯酸酯树脂的烘烤型水性丙烯酸-氨基涂料和双组份水性丙烯酸-聚氨酯涂料，目前应用最为广泛。

目前国内外主流的水性树脂供应商均研制出综合性能优异的水性聚丙烯酸酯树脂。然而，现有产品存在一个普遍的问题：现有水性聚丙烯酸酯树脂一般通过溶液聚合方法制备得到，无法从根源上避免溶剂的使用。虽然目前技术人员通过多种改性方法降低树脂制备过程中VOC的使用，但仍需要加入一定量的溶剂，否则树脂粘度较高，无法应用。因此，如何制备不需要使用溶剂的水性羟基丙烯酸树脂，同时保证树脂的粘度适中，并且最终涂层综合性能优异，是水性聚丙烯酸酯树脂领域需要解决的重要技术课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高固含低VOC水性聚丙烯酸酯树脂及其制备方法，以解决制备水性羟基丙烯酸树脂需要使用溶剂的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高固含低VOC水性聚丙烯酸酯树脂，其中，所述水性聚丙烯酸酯树脂通过共同聚合而成，其原材料包括共聚单体、反应型稀释剂和引发剂；所述共聚单体包括亲水型丙烯酸单体、羟基丙烯酸酯单体和非功能型乙烯基类单体；非功能型乙烯基类单体是指除亲水型丙烯酸单体和羟基丙烯酸酯单体之外的乙烯基类单体。

其中，各组分用量以占所有聚合原材料总质量的百分比计，

反应型稀释剂：15～45％；

亲水型丙烯酸单体：2.5～10％；

羟基丙烯酸酯单体：0.2～30％；

非功能型乙烯基类单体：25～80％；

引发剂：0.1-6％。

本发明所述的高固含低VOC水性聚丙烯酸酯树脂，其中，所述反应型稀释剂为多元酸-叔碳酸缩水甘油酯加成物，通过多元酸和叔碳酸缩水甘油酯的开环反应制备得到。

本发明所述的高固含低VOC水性聚丙烯酸酯树脂，其中，所述反应型稀释剂为反应底料。

本发明所述的高固含低VOC水性聚丙烯酸酯树脂，其中，所述共聚单体和引发剂组成混合单体组分，在反应过程中分为两部分加入；

第一部分为混合单体组分A，包括0.5～3％的亲水型丙烯酸单体、0.1～10％的羟基丙烯酸酯单体、15～50％的非功能型乙烯基类单体和0.05～3％的引发剂；