CN102219878B - 一种羟基丙烯酸树脂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种羟基丙烯酸树脂及其制备方法和应用，所述的羟基丙烯酸树脂结构式为：
其中n=4,6,8，R1、R2中C数之和为9，分子量为10000-20000；其制备方法为：在氮气环境保护下，先在反应容器中加入溶剂和反应性溶剂，升温到150-160℃；将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯类单体与引发剂混合均匀，滴加3-4小时；保温1.5-2小时；然后降温至40-70℃出料，制得羟基丙烯酸树脂。本发明制得的羟基丙烯酸树脂与固化剂形成的漆膜既具备丙烯酸聚氨酯的特性，同时还具有氟碳涂料的特性。制得的羟基丙烯酸树脂在常温常压下反应就可顺利进行，生产成本低，在常温下能固化，可应用于船舶，集装箱、钻井平台、钢结构防腐、高层建筑外墙涂料等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种羟基丙烯酸树脂及其制备方法和应用。
背景技术
近几年来，由于丙烯酸涂料具有十分突出的漆膜色浅，水白透明，耐黄变性，耐磨性，防霉性，保光保色性等特点，发展极为迅速；丙烯酸树脂以其独有的优势广泛的用作汽车漆、摩托车漆、塑胶漆、木器漆、五金烤漆、建筑涂料、防火涂料的原料。
烯酸聚氨酯漆膜虽然具有众多的优异性能，如机械性能优良、高丰满度、高弹性及高硬度等，但该涂膜的耐候性无法与氟碳涂料的耐候性相提并论。而氟碳树脂存在反应条件苛刻，反应设备昂贵，树脂成本高，漆膜在常温下固化难度大的劣势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种羟基丙烯酸树脂及其制备方法和应用。该树脂在常温常压条件下合成，可与固化剂在室温下成膜，漆膜的机械性能优异、光泽度高、耐化学品稳定性强、表面性能低、耐老化性能高，使用方法简便。
本发明的技术解决方案是：
一种羟基丙烯酸树脂，其特殊之处是结构式如下：
其中，n=4,6,8，R1、R2中C数之和为9，分子量为10000-20000。
上述羟基丙烯酸树脂的制备方法，其特殊之处是具体步骤如下：
整个反应在氮气环境保护下进行
（1）按照重量份数计，先在反应容器中加入溶剂30-50份和反应性溶剂5-10份，升温到150-160℃，所述溶剂为二甲苯和乙二醇乙醚醋酸酯混和溶剂，二甲苯和乙二醇乙醚醋酸酯的质量比为4-5：1，反应性溶剂为叔碳酸缩水甘油酯；
（2）将丙烯酸1.8-3.3份、甲基丙烯酸甲酯21-25份、丙烯酸乙酯10-15份、丙烯酸羟乙酯8.5-13.5份、全氟烷基乙基丙烯酸酯类单体5-8份与引发剂1.0-2.0份混合均匀，滴加3-4小时，所述引发剂为二叔丁基过氧化物；
（3）保温1.5-2.0小时；
（4）然后降温至40-70℃出料，制得羟基丙烯酸树脂。
上述的全氟烷基乙基丙烯酸酯类单体为全氟丁基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯中的一种。
上述的羟基丙烯酸树脂作为涂料原料的应用。
上述的羟基丙烯酸树脂作为涂料原料的应用，其具体步骤如下：
（1）用溶剂调整上述羟基丙烯酸树脂粘度，涂-4杯测100±10秒，作为成膜物质，所述的溶剂为甲苯或二甲苯；
（2）用钛白粉做颜料和填料，按质量百分比计，成膜物质：钛白粉=60%-80%：40%-20%混合配制，用分散机搅匀；
（3）通过砂磨机研磨至细度在20微米以下，制得羟基丙烯酸酯料浆；
（4）羟基丙烯酸酯料浆与脂肪族异氰酸酯固化剂以n-OH:n-NCO=1:1.03的配比关系制成羟基丙烯酸酯涂料，所述脂肪族异氰酸酯固化剂为六亚甲基-1,6二异氰酸酯三聚体。
本发明中加入的溶剂可溶解树脂，降低树脂的黏度；丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯类单体可调节树脂的软硬程度及树脂的柔韧性；引发剂在聚合反应中能引起单体分子活化而产生自由基。与现有技术相比，本发明制得的羟基丙烯酸树脂与脂肪族异氰酸酯固化剂配制成的漆膜既具备了丙烯酸聚氨酯的特性，如漆膜干燥快、光泽度强、硬度大、耐冲击性好、抗弯曲等物理性能特点；同时还具有氟碳涂料的特性，通过含氟基团的引入提高了漆膜的耐候性。 由于树脂中有C-F键， F原子半径大，数量多，紧密的排列在聚合物外层，将键能小的C-C和C-H键屏蔽起来，因此该树脂表面能低，树脂的憎水性明显提高，能有效减少水及其他化学液体对漆膜的破坏，并且在氟的保护下取得较好的耐候性。全氟烷基乙基丙烯酸酯在我公司的批量生产，为丰富丙烯酸聚氨酯的品种奠定了基础，使含氟丙烯酸聚氨酯漆膜既具有丙烯酸聚氨酯的优点，同时还具有氟碳树脂的耐候性能。该树脂在常温常压下反应就可顺利制备，生产成本低，在常温下就能固化，可用作船舶，集装箱、钻井平台、钢结构防腐、高层建筑外墙涂料的原料。本发明所得的羟基丙烯酸树脂的特性如表1所示，以羟基丙烯酸树脂为原料所制得的涂料的性能如表2所示。
具体实施方式
实施例1
原料投配表
整个反应在氮气环境保护下进行
（1）按照原料投配表先在反应器中加入二甲苯、乙二醇乙醚醋酸酯和叔碳酸缩水甘油酯，升温到155℃；
（2）将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯与二叔丁基过氧化物混合均匀，滴加3.5小时；
（3）保温1.5小时；
（4）然后降温至40℃出料，制得羟基丙烯酸树脂，其分子量为15000，所得的羟基丙烯酸树脂的特性见表3。
所述的羟基丙烯酸树脂作为涂料原料的应用，其具体步骤如下：
（1）用二甲苯调整羟基丙烯酸树脂粘度，涂-4杯测100秒，作为成膜物质；
（2）用钛白粉做颜料和填料，加入成膜物质80g，钛白粉20g，用分散机搅匀；
（3）再通过砂磨机研磨，至细度在20微米以下，制得羟基丙烯酸酯料浆；
（4）配漆时，用上述料浆100g，配脂肪族异氰酸酯固化剂六亚甲基-1,6二异氰酸酯三聚体20.5g，制得羟基丙烯酸酯涂料；
（5）按国家标准制成样板、样棒，检测其性能，见表4。
实施例2
原料投配表
整个反应在氮气环境保护下进行
（1）按照原料投配表先在反应器中加入二甲苯、乙二醇乙醚醋酸酯和叔碳酸缩水甘油酯，升温到150℃；
（2）将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯与二叔丁基过氧化物混合均匀，滴加3.0小时；
（3）保温1.5小时；
（4）然后降温至65℃出料，制得羟基丙烯酸树脂，其分子量为10000，所得的羟基丙烯酸树脂的特性见表3。
所述的羟基丙烯酸树脂作为涂料原料的应用，其具体步骤如下：
（1）用二甲苯调整羟基丙烯酸树脂粘度，涂-4杯测90秒，作为成膜物质；
（2）用钛白粉做颜料和填料，加入成膜物质60g，钛白粉40g，用分散机搅匀；
（3）再通过砂磨机研磨，至细度在20微米以下，制得羟基丙烯酸酯料浆；
（4）配漆时，用上述料浆100g，配脂肪族异氰酸酯固化剂六亚甲基-1,6二异氰酸酯三聚体12.8g，制得羟基丙烯酸酯涂料；
（5）按国家标准制成样板、样棒，检测其性能，见表4。
实施例3
原料投配表
整个反应在氮气环境保护下进行
（1）按照原料投配表先在反应器中加入二甲苯、乙二醇乙醚醋酸酯和叔碳酸缩水甘油酯，升温到160℃；
（2）将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯与二叔丁基过氧化物混合均匀，滴加4.0小时；
（3）保温2.0小时；
（4）然后降温至70℃出料，制得羟基丙烯酸树脂，其分子量为20000，所得的羟基丙烯酸树脂的特性见表3。
所述的羟基丙烯酸树脂作为涂料原料的应用，其具体步骤如下：
（1）用二甲苯调整羟基丙烯酸树脂粘度，涂-4杯测110秒，作为成膜物质；
（2）用钛白粉做颜料和填料，加入成膜物质70g，钛白粉30g，用分散机搅匀；
（3）再通过砂磨机研磨，至细度在20微米以下，制得羟基丙烯酸酯料浆；
（4）配漆时，用上述料浆100g，配脂肪族异氰酸酯固化剂六亚甲基-1,6二异氰酸酯三聚体21.0g，制得羟基丙烯酸酯涂料；
（5）按国家标准制成样板、样棒，检测其性能，见表4。
实施例4
原料投配表
整个反应在氮气环境保护下进行
（1）按照原料投配表先在反应器中加入二甲苯、乙二醇乙醚醋酸酯和叔碳酸缩水甘油酯，升温到150℃；
（2）将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯与二叔丁基过氧化物混合均匀，滴加3.0小时；
（3）保温1.5小时；
（4）然后降温至50℃出料，制得羟基丙烯酸树脂，其分子量为10000，所得的羟基丙烯酸树脂的特性见表3。
所述的羟基丙烯酸树脂作为涂料原料的应用，其具体步骤如下：
（1）用二甲苯调整羟基丙烯酸树脂粘度，涂-4杯测100秒，作为成膜物质；
（2）用钛白粉做颜料和填料，加入成膜物质60g，钛白粉40g，用分散机搅匀；
（3）再通过砂磨机研磨，至细度在20微米以下，制得羟基丙烯酸酯料浆；
（4）配漆时，用上述料浆100g，配脂肪族异氰酸酯固化剂六亚甲基-1,6二异氰酸酯三聚体12.8g，制得羟基丙烯酸酯涂料；
（5）按国家标准制成样板、样棒，检测其性能，见表4。
实施例5
原料投配表
整个反应在氮气环境保护下进行
（1）按照原料投配表先反应器中加入二甲苯、乙二醇乙醚醋酸酯和叔碳酸缩水甘油酯，升温到155℃；
（2）将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、全氟丁基乙基丙烯酸酯与二叔丁基过氧化物混合均匀，滴加3.5小时；
（3）保温1.5小时；
（4）然后降温至40℃出料，制得羟基丙烯酸树脂，其分子量为11000，所得的羟基丙烯酸树脂的特性见表3。
所述的羟基丙烯酸树脂作为涂料原料的应用，其具体步骤如下：
（1）用二甲苯调整羟基丙烯酸树脂粘度，涂-4杯测100秒，作为成膜物质；
（2）用钛白粉做颜料和填料，加入成膜物质80g，钛白粉20g，用分散机搅匀；
（3）再通过砂磨机研磨，至细度在20微米以下，制得羟基丙烯酸酯料浆；
（4）配漆时，用上述料浆100g，配脂肪族异氰酸酯固化剂六亚甲基-1,6二异氰酸酯三聚体17.1g，制得羟基丙烯酸酯涂料；
（5）按国家标准制成样板、样棒，检测其性能，见表4。
由上表可以看出，本发明羟基丙烯酸酯与颜料制成料浆与脂肪族异氰酸酯固化剂按n-OH:n-NCO=1:1.03的配比关系配漆，漆膜的各项性能优异，它不仅结合了丙烯酸聚氨酯涂料机械性能良好，光泽度高的优点，又体现了氟涂料的耐化学品性好，耐候性佳的特点，可应用于汽车面漆、罩光漆、船舶、石油钻井平台、通讯设备防雨损等领域，另外还可应用到重防腐领域，如：化工机械设备、石油管道、暴露在室外的钢结构设备等。
Claims (1)
1.一种羟基丙烯酸树脂的制备方法，其特征是具体步骤如下：
整个反应在氮气环境保护下进行
（1）按照重量份数计，先在反应容器中加入溶剂30-50份和反应性溶剂5-10份，升温到150-160℃，所述溶剂为二甲苯和乙二醇乙醚醋酸酯混和溶剂，二甲苯和乙二醇乙醚醋酸酯的质量比为4-5：1，反应性溶剂为叔碳酸缩水甘油酯；
（2）将丙烯酸1.8-3.3份、甲基丙烯酸甲酯21-25份、丙烯酸乙酯10-15份、丙烯酸羟乙酯8.5-13.5份、全氟烷基乙基丙烯酸酯类单体5-8份与引发剂1.0-2.0份混合均匀，滴加3-4小时，所述引发剂为二叔丁基过氧化物；
（3）保温1.5-2.0小时；
（4）然后降温至40-70℃出料，制得羟基丙烯酸树脂；
所述反应性溶剂叔碳酸缩水甘油酯的结构式如下：
其中，R1和R2的碳数之和是9；
所述全氟烷基乙基丙烯酸酯类单体为全氟丁基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯中的一种；
所述羟基丙烯酸树脂分子量为10000-20000。
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