一种水性羟基丙烯酸二级分散体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于涂料技术领域，具体涉及一种水性羟基丙烯酸二级分散体及其制备方法与应用。所述水性羟基丙烯酸二级分散体包括共聚混合物和水；所述共聚混合物的原料包括混合单体I、混合单体II、有机溶剂、引发剂和中和剂；其中，所述混合单体I的组分包括共聚单体、羟基功能单体和环脂肪族单体，所述混合单体II的组分包括共聚单体、羟基功能单体和羧基功能单体；所述共聚单体包括丙烯酸酯类单体和乙烯类单体中的至少一种。所述水性羟基丙烯酸二级分散体中的有机溶剂含量极低，可用于制备低VOCs的水性涂料，涂料涂层表现出优异的机械性能，良好的保光性，优异的光泽和丰满度，优异的耐化学品性及耐候性；制备出的涂料适用于水性汽车涂装领域。装领域。

【技术实现步骤摘要】
一种水性羟基丙烯酸二级分散体及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于涂料
，涉及一种水性羟基丙烯酸二级分散体及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]水性涂料因其安全环保，正在逐步取代溶剂型涂料，是当前涂料行业主要发展方向之一。水性树脂作为水性涂料的成膜物质，具有高光泽、高硬度、优异的耐候性和耐化学品性能，也因此受到广泛关注与研究。
[0003]目前市面上水性羟基丙烯酸树脂主要分为羟基丙烯酸乳液(一级分散体)和水溶性羟基丙烯酸树脂，前者由于含有乳化剂其耐水性不好，光泽丰满度不高，而后者树脂本身粘度大且含有较多溶剂，制备涂料时需要大量溶剂来降低涂料的粘度，导致施工固含低，VOCs含量高，限制了涂料在水性汽车涂装领域的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术不足，提供一种水性羟基丙烯酸二级分散体及其制备方法与应用，所述水性羟基丙烯酸二级分散体中的有机溶剂含量极低，可用于制备低VOCs的水性涂料，制备出的水性涂料可用于汽车涂装领域，涂料涂层表现出优异的机械性能，良好的保光性，优异的光泽和丰满度，优异的耐化学品性及耐候性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种水性羟基丙烯酸二级分散体包括共聚混合物和水；所述共聚混合物包括如下按重量百分比计的原料：混合单体I51～60％、混合单体II19～28％、有机溶剂5～15％、引发剂1～5％和中和剂1～5％；其中，所述混合单体I包括如下按重量百分比计的组分：共聚单体38～50％、羟基功能单体21～34％和环脂肪族单体26～30％，所述混合单体II包括如下按重量百分比计的组分：共聚单体46～60％、羟基功能单体32～42％和羧基功能单体8～12％；所述共聚单体包括丙烯酸酯类单体和乙烯类单体中的至少一种。
[0007]在本专利技术中，所述水性羟基丙烯酸二级分散体的玻璃化转变温度为
‑
30～60℃，pH值为6.0～10.0，固含量不小于35％，相对于100％固含，羟值为40～200mg KOH/g，酸值为10～30mg KOH/g。在有机溶剂中，在引发剂的作用下，混合单体I的各组分共聚反应生成疏水共聚物，混合单体II的各组分共聚反应生成亲水共聚物，从而得到共聚混合物；所述水性羟基丙烯酸二级分散体的有机溶剂含量极低。
[0008]优选的，所述共聚混合物和水的重量比为(1.1～1.2):1，进一步优选为(1.13～1.17):1。
[0009]优选的，所述共聚混合物包括如下按重量百分比计的原料：混合单体I51.5～59.4％、混合单体II19.8～27.7％、有机溶剂15％、引发剂2.7％和中和剂3％；其中，所述混合单体I包括如下按重量百分比计的组分：共聚单体38.9～49.3％、羟基功能单体21.6～
33.6％和环脂肪族单体25.3～29.2％，所述混合单体II包括如下按重量百分比计的组分：共聚单体46.9～59.1％、羟基功能单体32.5～41.4％和羧基功能单体8.4～11.7％。
[0010]优选的，所述中和剂与所述羧基功能单体的摩尔比为(1.01～1.1):1，进一步优选为1.05:1。
[0011]优选的，所述中和剂包括有机氨和水溶性无机碱；所述有机氨包括二甲基乙醇胺、甲基乙醇胺、三乙胺和三乙醇胺中的至少一种。
[0012]专利技术人经研究发现，所述中和剂用于中和羧基功能单体，中和剂与羧基功能单体反应生成盐，中和剂适当过量，多余的中和剂存留与水性羟基丙烯酸二级分散体中，显著提高涂料的分散稳定性、润湿性等。
[0013]优选的，所述羟基功能单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯和甲基丙烯酸羟丁酯中的至少一种。
[0014]优选的，所述羧基功能单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸β
‑
羧乙酯、巴豆酸、富马酸、马来酸和马来酸酸酐中的至少一种。
[0015]优选的，所述丙烯酸酯类单体包括C1
‑
C18烷基丙烯酸酯。
[0016]优选的，所述丙烯酸酯类单体包括丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸2
‑
乙基己基酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸2
‑
乙基己基酯中的至少一种。
[0017]优选的，所述乙烯类单体包括苯乙烯、乙烯基甲苯和α
‑
甲基苯乙烯中的至少一种。
[0018]优选的，所述环脂肪族单体包括C6
‑
C14环脂肪功能单体。
[0019]优选的，所述环脂肪族单体包括丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸己内酯、4
‑
叔丁基丙烯酸环己酯、4
‑
叔丁基甲基丙烯酸环己酯酯、丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸异冰片酯中的至少一种。
[0020]优选的，所述有机溶剂包括水溶性有机溶剂和疏水性有机溶剂中的至少一种。
[0021]进一步优选的，所述水溶性有机溶剂包括醇醚类溶剂；所述醇醚类溶剂包括乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚和二丙二醇丁醚中的至少一种。
[0022]进一步优选的，所述疏水性有机溶剂包括二甲苯、甲苯、石脑油、脂族酯类有机溶剂、脂族溶剂和芳族烃溶剂中的至少一种。
[0023]优选的，所述引发剂包括有机过氧化物和偶氮化合物中的至少一种。
[0024]进一步优选的，所述有机过氧化物包括过氧化二叔丁基、过氧化二叔戊基、过氧化2
‑
乙基己基酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯中的至少一种；所述偶氮化合物包括偶氮二异丁腈(AIBN)。
[0025]第二方面，本专利技术提供的一种如第一方面所述的水性羟基丙烯酸二级分散体的制备方法，包括如下步骤：
[0026](1)将有机溶剂、混合单体I、混合单体II及引发剂混合反应得到共聚混合物；
[0027](2)将共聚混合物和水混合分散均匀得到水性羟基丙烯酸二级分散体。
[0028]优选的，所述步骤(1)具体包括：将引发剂与部分有机溶剂混合得到引发剂溶液；在120～130℃下，向剩余有机溶剂中依次滴加混合单体I及混合单体II，在滴加混合单体I和混合单体II的同时滴加引发剂溶液；滴加完毕后，在120～130℃下搅拌1～3h，然后冷却至90～110℃，加入中和剂，在90～110℃下搅拌20～40min，得到共聚混合物。
[0029]在本专利技术中，在有机溶剂中，同时滴加混合单体I和引发剂溶液，使混合单体I在引发剂的作用下发生共聚反应，生成疏水共聚物；在疏水共聚物和有机溶剂的混合物中，同时滴加混合单体II和引发剂溶液，使混合单体II在引发剂的作用下发生共聚反应，生成亲水共聚物；加入中和剂，将羧基功能单体中和后，得到共聚混合物，最后将所得的共聚混合物分散于水中，即可获得水性羟基丙烯酸二级分散体。
[0030]第三方面，本专利技术提供的一种如第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性羟基丙烯酸二级分散体，其特征在于，包括共聚混合物和水；所述共聚混合物包括如下按重量百分比计的原料：混合单体I51～60％、混合单体II19～28％、有机溶剂5～15％、引发剂1～5％和中和剂1～5％；其中，所述混合单体I包括如下按重量百分比计的组分：共聚单体38～50％、羟基功能单体21～34％和环脂肪族单体26～30％，所述混合单体II包括如下按重量百分比计的组分：共聚单体46～60％、羟基功能单体32～42％和羧基功能单体8～12％；所述共聚单体包括丙烯酸酯类单体和乙烯类单体中的至少一种。2.如权利要求1所述的水性羟基丙烯酸二级分散体，其特征在于，所述共聚混合物和水的重量比为(1.1～1.2):1。3.如权利要求1所述的水性羟基丙烯酸二级分散体，其特征在于，所述共聚混合物包括如下按重量百分比计的原料：混合单体I51.5～59.4％、混合单体II19.8～27.7％、有机溶剂15％、引发剂2.7％和中和剂3％；其中，所述混合单体I包括如下按重量百分比计的组分：共聚单体38.9～49.3％、羟基功能单体21.6～33.6％和环脂肪族单体25.3～29.2％，所述混合单体II包括如下按重量百分比计的组分：共聚单体46.9～59.1％、羟基功能单体32.5～41.4％和羧基功能单体8.4～11.7％。4.如权利要求1所述的水性羟基丙烯酸二级分散体，其特征在于，所述中和剂与所述羧基功能单体的摩尔比为(1.01～1.1):1。5.如权利要求1～4中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王羊欢，梁成玮，
申请(专利权)人：广东恒和永盛集团有限公司，
类型：发明
国别省市：