CN108840971A - 一种轮毂涂料用水性丙烯酸合成树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂，主要包括用于引发丙烯酸类单体聚合的引发剂，丙烯酸类单体；用于调节pH值和提高亲水性和氨中和试剂；作为溶剂和分散介质的去离子水，以及乳化剂、除菌剂等。制备过程中先采用不同的丙烯酸类单体预乳化得到预聚物Ⅰ和预聚物Ⅱ，再通过氨中和试剂、最后以水取代有机溶剂作为分散介质，得到轮毂涂料用水性丙烯酸树脂乳液。本发明具有很好的铝粉固定效果，特别适用于轮毂涂料；本发明同时还实现了将油性丙烯酸树脂的高硬度、附着力强、耐腐蚀等优点与与水性的低VOC含量相结合，制备得到的轮毂涂料用水性丙烯酸树脂漆膜同时具有优秀的耐水性、耐候性和很好的力学性能；符合工业无溶剂化发展的趋势。

Description

一种轮毂涂料用水性丙烯酸合成树脂及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种轮毂涂料用水性丙烯酸合成树脂及其制备方法。

背景技术

水性不仅具有优异的稳定性、耐光性和耐化学品性等优点，而且还具有防腐、耐水、成膜性好、附着力高、施工性能良好以及使用安全。因此发展迅速，是水性中发展最快，品种最多的，已经成为水性应用最多的品种，广泛用作木器漆、建筑及防水等。例如，CN105949362A公开了一种水性丙烯酸压敏胶乳液及其制备方法。该水性丙烯酸压敏胶乳液包括丙烯酸酯单体、乳化剂、引发剂、消泡剂和水。本发明的水性丙烯酸压敏胶乳液具有高固含量、耐剥离性强、耐水性强的特点，使用时涂布速度快、涂布温度低以及涂布效率高。

此外水性丙烯酸树脂以水为分散介质，不仅具有无毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可靠等优点；同时还具有溶剂型丙烯酸树脂的一些重要的性能特征,轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂将丙烯酸树脂涂膜的硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂好等优点与水性的低VOC含量相结合。因此近年轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂将逐步取代溶剂型丙烯酸树脂并在市场中占据主导地位。

而目前国内水性丙烯酸树脂在建筑、塑胶、木器上应用较为广泛。在汽车的应用较少。汽车用树脂由于具有上述较高的技术壁垒，在很大程度上被几大外企所垄断(PPG、阿克苏诺贝尔、巴斯夫等)。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐水性，耐溶剂性和耐候性强的轮毂涂料用水性丙烯酸合成树脂及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂，包含以下重量份的组分：

所述的引发剂为水溶性过硫酸铵类引发剂。

所述的氨中和试剂为N,N-2-甲基乙醇胺，氨水或者氨甲基丙醇中的一种或者任意两种以上的混合物。

所述轮毂涂料用水性丙烯酸合成树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将25wt％的乳化剂、50wt％的甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯和25wt％的去离子水预乳化，得到预聚物Ⅰ；

(2)将25wt％的乳化剂、50wt％的甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸缩水甘油酯和25wt％的去离子水预乳化，得到预聚物Ⅱ；

(3)将50wt％的去离子水和50wt％的乳化剂按照计量比投入带有温度计，冷凝装置和机械搅拌装置的反应釜中，将反应釜温度升高至70-100℃，然后加入50wt％的引发剂和10wt％的预聚物Ⅰ，再滴加剩余90wt％的预聚物Ⅰ在70-100℃温度范围内反应2.5小时；

(4)滴加氨中和试剂，搅拌30分钟；

(5)再次加入剩余的50wt％引发剂和预聚物Ⅱ，混合溶液在70-100℃温度范围内反应3小时；

(6)最后加入除菌剂，即得到轮毂涂料用水性丙烯酸树脂乳液。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

(1)本申请中单体配方是针对轮毂的需求设计，具有很好的铝粉固定效果，特别适用于轮毂涂料；通过该配方实现了将油性丙烯酸树脂的高硬度、附着力强、耐腐蚀等优点与水性的低VOC含量相结合。制备得到的轮毂涂料用水性丙烯酸树脂漆膜同时具有优秀的耐水性、耐候性和很好的力学性能；符合工业无溶剂化发展的趋势。

(2)本发明配方组分中的甲基丙烯酸烯丙酯不仅作为单体使用，还具有分散作用，更好的乳化单体；丙烯酸羟乙酯的引入可以增加树脂体系的浸润性和附着力，丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸正丁酯的引入为提高树脂体系的抗冲击强度以及流动性；苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的引入为提高树脂体系的装饰性和机械强度，丙烯酸缩水甘油酯用于提高树脂体系的交联强度和机械性以及提高铝粉的固定，N,N-2-甲基乙醇胺或者氨甲基丙醇用于调解pH值和提高亲水性。

(3)本申请制备方法工艺简单、易操作可用于工业放大生产。制备过程中采用不同的单体分别预乳化得到预聚物Ⅰ和预聚物Ⅱ，预聚物Ⅰ再分两部分加入，待中和后，再加入预聚物Ⅱ，制备过程中体系更加稳定，且制备得到的轮毂涂料用水性丙烯酸合成树脂的性能更好。该轮毂涂料用水性丙烯酸树脂同时可广泛的应用于汽车，火车，卡车，大巴，机械，电子电器，家电等产品零部件的。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为实验样品经过720h中性盐雾试验后的图片(外观)；

图2为实验样品经过720h中性盐雾试验后的图片(附着力)。

具体实施方式

轮毂涂料用水性丙烯酸合成树脂是用水作溶剂或者分散介质的，采用水作为分散介质，具有无火灾隐患，生产成本低，无有机挥发物、可用水稀释和清洗、易操作等优点，符合绿色生产要求。而水性丙烯酸树脂作为使用时，所形成的漆膜具有机械性能好、耐摩擦、硬度高、耐水、耐化学、优秀的耐老化性能，属于高性能，可广泛应用于地面、厨房家具、办公家具、机械设备、电子电器、汽车及其零部件。它对各种基材(木材、水泥、金属、玻璃、PP、ABS等塑料件)的附着力强。

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1(S-1)

一种轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂，包括如下组分：作为主体的自乳化型丙烯酸树脂；用于调节pH的氨中和试剂；作为分散介质的水，具体包含以下重量份的组分：

轮毂涂料用水性丙烯酸树脂预聚物是以丙烯酸，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸羟乙酯，苯乙烯，丙烯酸正丁酯，丙烯酸2-乙基己酯，丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸烯丙酯为原料，通过预乳化后引发自由基聚合得到，其制备方法包括以下步骤：

(1)将0.2份乳化剂，0.4份甲基丙烯酸烯丙酯，0.5份丙烯酸，0.7份丙烯酸羟乙酯，6份苯乙烯，6份丙烯酸正丁酯，7份甲基丙烯酸甲酯，12.5份去离子水预乳化，得到预聚物Ⅰ；

(2)将0.2份乳化剂，0.4份甲基丙烯酸烯丙酯，2.5份丙烯酸2-乙基己酯，1.5份丙烯酸缩水甘油酯，12.5份去离子水预乳化，得到预聚物Ⅱ；

(3)将25份的水和0.4份的乳化剂按照计量比投入带有温度计，冷凝装置和机械搅拌装置的反应釜中，将反应釜温度升高至70-100℃，然后加入0.4份引发剂和10wt％预聚物Ⅰ，然后滴加剩余90wt％的预聚物Ⅰ在70-100℃温度范围内反应2.5小时；

(4)滴加氨中和试剂0.5份，搅拌30分钟；

(5)再次加入剩余的0.4份引发剂和预聚物Ⅱ，混合溶液在70-100℃温度范围内反应3小时；

(6)最后加入除菌剂0.2份，即得到稳定的轮毂涂料用水性丙烯酸树脂乳液。

实施例2(S-2)

一种轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂，包括如下组分：

轮毂涂料用水性丙烯酸合成树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将0.25份乳化剂，0.5份甲基丙烯酸烯丙酯，0.6份丙烯酸，0.8份丙烯酸羟乙酯，7份苯乙烯，7份丙烯酸正丁酯，8份甲基丙烯酸甲酯，12.5份去离子水预乳化，得到预聚物Ⅰ；

(2)将0.25份乳化剂，0.5份甲基丙烯酸烯丙酯，3份丙烯酸2-乙基己酯，2份丙烯酸缩水甘油酯，12.5份去离子水预乳化，得到预聚物Ⅱ；

(3)将25份的水和0.5份乳化剂按照计量比投入带有温度计，冷凝装置和机械搅拌装置的反应釜中，将反应釜温度升高至70-100℃，然后加入0.4份引发剂和10wt％预聚物Ⅰ，然后滴加剩余90wt％的预聚物Ⅰ在70-100℃温度范围内反应2.5小时；

(4)滴加氨中和试剂1份，搅拌30分钟；

(5)再次加入剩余的0.4份引发剂和预聚物Ⅱ，混合溶液在70-100℃温度范围内反应3小时；

(6)最后加入除菌剂1份，即得到稳定的轮毂涂料用水性丙烯酸树脂乳液。

实施例3(S-3)

一种轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂，包括如下组分：

轮毂涂料用水性丙烯酸合成树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将0.3份乳化剂，0.6份甲基丙烯酸烯丙酯，0.7份丙烯酸，1份丙烯酸羟乙酯，7份苯乙烯，7份丙烯酸正丁酯，8份甲基丙烯酸甲酯，12.5份去离子水预乳化，得到预聚物Ⅰ；

(2)将0.3份乳化剂，0.6份甲基丙烯酸烯丙酯，4份丙烯酸2-乙基己酯，3份丙烯酸缩水甘油酯，12.5份去离子水预乳化，得到预聚物Ⅱ；

(3)将25份的水和0.6份乳化剂按照计量比投入带有温度计，冷凝装置和机械搅拌装置的反应釜中，将反应釜温度升高至70-100℃，然后加入0.4份引发剂和10wt％预聚物Ⅰ，然后滴加剩余90wt％的预聚物Ⅰ在70-100℃温度范围内反应2.5小时；

(4)滴加氨中和试剂2份，搅拌30分钟；

(5)再次加入剩余的0.4份引发剂和预聚物Ⅱ，混合溶液在70-100℃温度范围内反应3小时；

(6)最后加入除菌剂1.5份，即得到稳定的轮毂涂料用水性丙烯酸树脂乳液。

实施例4(S-4)

一种轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂，包括如下组分：

轮毂涂料用水性丙烯酸合成树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将0.8份乳化剂，0.2份甲基丙烯酸烯丙酯，4份丙烯酸，5份丙烯酸羟乙酯，10份苯乙烯，1份丙烯酸正丁酯，2份甲基丙烯酸甲酯，12.5份去离子水预乳化，得到预聚物Ⅰ；

(2)将0.8份乳化剂，0.2份甲基丙烯酸烯丙酯，5份丙烯酸2-乙基己酯，0.8份丙烯酸缩水甘油酯，12.5份去离子水预乳化，得到预聚物Ⅱ；

(3)将25份的水和1.6份乳化剂按照计量比投入带有温度计，冷凝装置和机械搅拌装置的反应釜中，将反应釜温度升高至70-100℃，然后加入0.4份引发剂和10wt％预聚物Ⅰ，然后滴加剩余90wt％的预聚物Ⅰ在70-100℃温度范围内反应2.5小时；

(4)滴加氨中和试剂0.3份，搅拌30分钟；

(5)再次加入剩余的0.4份引发剂和预聚物Ⅱ，混合溶液在70-100℃温度范围内反应3小时；

(6)最后加入除菌剂0.5份，即得到稳定的轮毂涂料用水性丙烯酸树脂乳液。

对比例(S-5)

一种轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂，包括如下组分：

轮毂涂料用水性丙烯酸合成树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将0.5份乳化剂，2份甲基丙烯酸烯丙酯，1份丙烯酸，3份丙烯酸羟乙酯，7份苯乙烯，7份丙烯酸正丁酯，8份甲基丙烯酸甲酯，12.5份去离子水预乳化，得到预聚物Ⅰ；

(2)将0.5份乳化剂，0.6份甲基丙烯酸烯丙酯，5份丙烯酸2-乙基己酯，3份丙烯酸缩水甘油酯，12.5份去离子水预乳化，得到预聚物Ⅱ；

(3)将25份的水和1份乳化剂按照计量比投入带有温度计，冷凝装置和机械搅拌装置的反应釜中，将反应釜温度升高至70-100℃，然后加入0.4份引发剂和10wt％预聚物Ⅰ，然后滴加剩余90wt％的预聚物Ⅰ在70-100℃温度范围内反应2.5小时；

(4)滴加氨中和试剂2份，搅拌30分钟；

(5)再次加入剩余的0.4份引发剂和预聚物Ⅱ，混合溶液在70-100℃温度范围内反应3小时；

(6)最后加入除菌剂1.5份，即得到稳定的轮毂涂料用水性丙烯酸树脂乳液。

各实施例性能测试结果如下表1所示：

表1性能测试结果

采用实施例1～4得到的轮毂涂料用水性丙烯酸合成树脂进行中性盐雾试验，试验依据GB/T1771-91，实验设备为中性盐雾试验机。

实验样品为轮毂切片，样品制备过程：喷粉切块+水性烤漆(ACR2146)细银(80℃*10min)+SM清漆(140℃*30min)。

试验条件如下：PH为6.5～7.2，温度为35±2℃，喷盐量为1.0～2.0mL/h·80cm²。经过720h试验后，切割处未出现腐蚀、降起和剥落等缺陷，其他区域无腐蚀，附着力GT0级。如图1和2所示，分别为实验样品经过720h中性盐雾试验后的外观和附着力图片。

从以上性能测试结果分析可知，采用本方案的轮毂用轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂具有强度高，耐酸碱性能优异，抗老化性能好，附着力强，具有和油性轮毂用丙烯酸树脂相同的性能，并能符合环保要求。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施例做出各种修改，并把此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂，其特征在于，包含以下重量份的组分：

。

2.根据权利要求1所述一种轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂，其特征在于，所述的引发剂为水溶性过硫酸铵类引发剂。

3.根据权利要求1所述一种轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂，其特征在于，所述的氨中和试剂为N,N-2-甲基乙醇胺，氨水或者氨甲基丙醇中的一种或者任意两种以上的混合物。

4.根据权利要求3所述一种轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂，其特征在于，所述二苯甲酰间苯二酚和非离子乳化剂重量份之比为4:6。

5.根据权利要求1～6任一项所述轮毂涂料用水性丙烯酸用合成树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将25wt％的乳化剂、50wt％的甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯和25wt％的去离子水预乳化，得到预聚物Ⅰ；

(2)将25wt％的乳化剂、50wt％的甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸缩水甘油酯和25wt％的去离子水预乳化，得到预聚物Ⅱ；

(3)将50wt％的去离子水和50wt％的乳化剂按照计量比投入带有温度计，冷凝装置和机械搅拌装置的反应釜中，将反应釜温度升高至70-100℃，然后加入50wt％的引发剂和10wt％的预聚物Ⅰ，再滴加剩余90wt％的预聚物Ⅰ在70-100℃温度范围内反应2.5小时；

(4)滴加氨中和试剂，搅拌30分钟；

(5)再次加入剩余的50wt％引发剂和预聚物Ⅱ，混合溶液在70-100℃温度范围内反应3小时；

(6)最后加入除菌剂，即得到轮毂涂料用水性丙烯酸树脂乳液。