[发明专利]一种核壳型聚酯-丙烯酸乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种核壳型聚酯‑丙烯酸乳液及其制备方法，聚酯‑丙烯酸乳液的原料包括作为核结构的聚酯水分散体、作为壳结构的丙烯酸酯预乳化单体混合物以及引发壳结构与核结构进行交联键合反应的引发剂水溶液；其中，聚酯水分散体的原料组分包括单官能度环氧化合物和多元醇，多元醇中羟基的官能度至少为2，本发明可以明显提高聚酯‑丙烯酸乳液中聚酯链段的耐水性、耐溶剂性和耐候性，同时能够显著改善聚酯‑丙烯酸乳液中丙烯酸酯链段高粘低脆的缺陷；本发明还涉及了该核壳型聚酯‑丙烯酸乳液的应用；将核壳型聚酯‑丙烯酸乳液作为制备涂料的原料应用，可以同时有效提升涂膜的物理机械性能、耐水性、耐溶剂性、耐候性以及丰满度。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种核壳型聚酯-丙烯酸乳液及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，各级政府出台了一系列有关环境保护的法律法规，尤其针对涂料行业，对涂料中VOC含量的限定越来越严格。为了降低涂料中的VOC含量，主要的涂料厂商已经着手涂料水性化的研究。水性涂料具体是以水为分散介质，具有VOC含量低和溶剂毒性小的优点，已经受到越来越广泛的应用。水性树脂作为水性涂料的成膜物质，其分子结构和分子类型对漆膜的最终性能起着至关重要的作用。以聚酯树脂和丙烯酸树脂为代表的水性树脂，由于其特殊的分子特性和成膜特性，被广泛的应用于各种水性涂料制备。

传统的水性聚酯树脂是以多元酸和多元醇为原材料，通过逐步聚合制备而成。由于聚酯分子中含有大量的酯键，使得聚酯分子具有良好的柔韧性，能够赋予漆膜较高的丰满度、良好的附着力和物理机械性能。然而，大量酯键的存在，也使得聚酯分子在水性体系中容易水解，使得漆膜的耐水性、耐溶剂性和耐候性较差。

水性羟基丙烯酸乳液通常采用乳液聚合制备，其中，作为主体原料的丙烯酸树脂能够赋予漆膜优异的耐候性、保光保色性、耐水和耐化学品等性能。然而，丙烯酸高粘低脆以及丰满度差的缺点，制约了漆膜部分的物理机械性能和外观。因此，采用核壳聚合技术，将水性聚酯链段和水性丙烯酸链段接枝在一起，就能够兼顾两种树脂的优点，并弥补各自的不足；此外，通过化学键合方式制备的核壳型聚酯-丙烯酸树脂，也能够大大提高两种树脂在涂料中的兼容性，改善通过物料共混方式制备涂料造成体系兼容性差的缺陷。

目前已有较多关于聚酯改性丙烯酸树脂的技术公开：如授权公告号为CN102653595B的中国发明专利公开了一种聚酯改性羟基聚丙烯酸酯的制备方法及含有聚酯改性羟基聚丙烯酸酯的涂料；该专利描述的制备方法是将羟基聚酯与含酸酐的羟基聚丙烯酸反应得到改性树脂。

又如公开号为CN103224594A的中国专利公开了一种丙烯酸改性聚酯树脂组合物及顶层透明涂料组合物的制法，该专利描述的制备方法是将二元醇、多元醇和盐基多元酸化合物通过缩合聚合制备聚酯树脂，再将所述聚酯树脂与丙烯酸单体通过共聚得到改性树脂。

再如公开号为CN105968271A的中国专利公开了一种丙烯酸接枝改性饱和聚酯树脂的制备方法，该专利描述的制备方法是通过将饱和聚酯和马来酸酐进行反应，将不饱和双键连接到聚酯分支上，然后加入丙烯酸酯类和/或甲基丙烯酸酯类单体、特殊乙烯基单体和引发剂进行反应合成改性树脂。

然而由于上述技术方案得到的聚酯-丙烯酸改性树脂均为油性树脂，无法将其应用到水性体系中。

公开号为CN104761685A的中国专利公开了一种水性丙烯酸改性饱和聚酯树脂的制备方法，该专利描述的制备是通过使用多元酸、多元醇和叔碳酸缩水甘油酯为原料制备饱和聚酯树脂，然后在引发剂的作用将丙烯酸酯和丙烯酸单体滴加到聚酯树脂中，通过本体聚合得到聚酯-丙烯酸树脂，然后用有机胺中和丙烯酸树脂中的羧基从而分散于水中；由上述方法制备的改性树脂，随着时间的增加，由于水解作用以及中和胺的逸出会导致乳液容易出现分层问题，尤其将其添加到颜基比较高的涂料体系中，该分层现象更加明显，甚至会导致一系列的施工问题及涂膜弊病。