CN109439128A - 一种高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂及其制备方法 - Google Patents

一种高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于涂料领域，具体涉及一种高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂及其制备方法，包含如下组份：不含羟基的丙烯酸酯类单体；含羟基的丙烯酸酯类单体；饱和聚酯；环氧化合物；催化剂；引发剂；助溶剂；有机溶剂。本发明与市售的绝大多数水性丙烯酸树脂相比，存在以下明显优势：a）光泽与丰满度极优、高装饰性；b）优良的抗冲击性能和极高的硬度；c）黏度低、易稀释、喷涂固含高、稳定性高；d）柔韧性佳，附着力好，具有优良的户外耐久性和美观性；e）相对较低的酸值、较高的羟基含量；f）工艺简单、易于控制、安全环保、经济价值高、市场应用前景广。

Description

一种高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料领域，具体涉及一种高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂及其制备方法。
背景技术
水性单组分氨基烤漆主要由水溶性丙烯酸树脂与部分甲醚化的氨基树脂高温交联固化而成。水性丙烯酸氨基烤漆由于具有高光泽、硬度、保色保光、耐热等优点成为重要的工业涂料，广泛应用与汽车、家电、包装桶、自行车、缝纫机、订书机、书架等制品行业，起到金属装饰和保护作用。随着经济的发展以及环保法规的日益严格，水性树脂正逐渐成为市场发展的主流，溶剂性树脂的用量也日益得到了控制。市场上绝大多数的水性丙烯酸类氨基烤漆存在着耐冲击以及柔韧性较差等不足，并且其水性丙烯酸树脂也存在着黏度大、不易稀释、喷涂固含量低、光泽以及丰满度欠缺等不同程度的缺陷。
水性丙烯酸树脂主要在原有油性丙烯酸类树脂的基础上加入中和剂成盐，使其获得水溶性。市售的绝大多数水性丙烯酸树脂或者环氧改性等水性丙烯酸树脂类产品，存在着黏度相对较大，不易稀释等问题，往往需要通过引入较高的酸值、较多的水、甚至较多的溶剂才能获得较好的水溶性和稀释性，较多溶剂的添加，虽然降低了树脂的黏度，但是导致其挥发性有机化合物(VOC)含量增高，不符合环保法规的要求，而较多的水稀释，虽然也能起到降低黏度的作用，但是却导致涂料喷涂过程中固体含量较低，从而影响整个漆膜的光泽和丰满度、装饰性能欠缺。单独的丙烯酸树脂具有分子量难以控制，黏度大以及润湿性不好等缺点，而饱和聚酯在油性溶剂中较为稳定，在水性溶剂中由于酯键会发生水解，导致其在水性中不稳定。
发明内容
为了解决水性丙烯酸树脂黏度大、不易稀释、喷涂固含量低的问题，本发明提供一种高装饰性、易稀释水性丙烯酸酯类氨基烤漆用树脂，粘度低、易开稀、喷涂固含量高，用该树脂制备的漆膜具有良好的光泽度与丰满度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂，包含如下组份：
不含羟基的丙烯酸酯类单体；
含羟基的丙烯酸酯类单体；
饱和聚酯；
环氧化合物；
催化剂；
引发剂；
有机溶剂。
体系中引入环氧化合物，一方面可以在整个反应体系中充当反应介质，另一方面可以与含有活泼氢的羟基类起始剂(含羟基的丙烯酸酯类单体)在催化剂作用下生成聚醚醇类物质，有效降低树脂的黏度，更加易于开稀，喷涂固含量提高，可进一步提高漆膜的光泽、丰满度，所生成的聚醚醇类物质也使得漆膜的耐水性能、柔韧性等大大地提高。该反应体系中生成的聚醚醇类物质分子量适中，不会导致整个体系的黏度增大。
作为优选，上述各组分质量百分比为：
不含羟基的丙烯酸酯类单体25-40％
含羟基的丙烯酸酯类单体10-25％
饱和聚酯5-10％
环氧化合物5-15％
催化剂0.01-0.05％
引发剂1-3％
有机溶剂余量。
作为优选，上述不含羟基的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或几种。
作为优选，上述含羟基的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、羟甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟基烷基酯中的一种或几种。
作为优选，上述饱和聚酯为与丙烯酸酯类具有相容性的饱和聚酯，分子量为600-900g/mol，羟值300-500mgKOH/g。所选择的饱和聚酯的分子量为600-900g/mol，有助于获得较低的黏度，聚酯物质在整个分散体的体系中既充当反应的介质，也充当整个体系的固含量，通过引入饱和聚酯在一定程度上也可以弥补氨基烤漆存在的主要缺陷，提高漆膜的光泽以及丰满度。另外，聚酯具有较好的柔韧性，可以有效地解决氨基烤漆存在的耐冲击差以及柔韧性差等缺陷。
作为优选，上述饱和聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚乙二酸乙二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丙三醇酯中的一种或几种，所述饱和聚酯的分子量为600g/mol，羟值为300mgKOH/g。
作为优选，上述环氧化合物为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、环氧活性稀释剂692、环氧活性稀释剂AGE中的一种或几种。
作为优选，上述催化剂为碱金属氢氧化物，优选地，所述催化剂为氢氧化钾和/或氢氧化钠。主要考虑催化剂在整个树脂体系中的稳定性和相容性，碱金属氢氧化物可在体系中与丙烯酸中和生成金属盐得以除去，另外相比其它类型的常用催化剂，采用碱金属氢氧化物为催化剂可以获得黏度较低、分子量相对较小的聚醚醇类物质。
作为优选，上述引发剂为自由基聚合类引发剂，优选地，所述引发剂为二叔丁基过氧化物、二叔戊基过氧化物、过氧化苯甲酰叔丁酯中的一种或几种。
作为优选，上述有机溶剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇二丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明中将饱和聚酯采用丙烯酸酯类单体进行包裹，形成以丙烯酸酯为壳，饱和聚酯为核的核-壳结构，可以很好地防止酯键的水解，有利于提高储存稳定性，另外在后期漆膜的干燥过程中，聚酯还能作为助溶剂，进一步提高漆膜的光泽；
(2)饱和聚酯具有较好的柔韧性，其引入可以在一定程度上弥补氨基烤漆存在的耐冲击差以及柔韧性差等缺陷；
(3)体系中引入环氧化合物，一方面可以在整个反应体系中充当反应介质，另一方面可以与含有活泼氢的羟基类起始剂(含羟基的丙烯酸酯类单体)在催化剂作用下生成聚醚醇类物质，有效降低树脂的黏度，更加易于开稀，喷涂固含量提高，可进一步提高漆膜的光泽、丰满度，所生成的聚醚醇类物质也使得漆膜的耐水性能、柔韧性等大大地提高；
(4)本发明中所制备的高装饰性、易稀释水性丙烯酸类双组分聚酯氨基烤漆树脂与市售的绝大多数水性丙烯酸树脂相比，存在着以下几个方面的明显优势：a)光泽与丰满度极优、高装饰性；b)优良的抗冲击性能和极高的硬度；c)黏度低、易稀释、喷涂固含高、稳定性高；d)柔韧性佳，附着力好，具有优良的户外耐久性和美观性；e)相对较低的酸值、较高的羟基含量；f)工艺简单、易于控制、安全环保、经济价值高、市场应用前景广。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
环氧活性稀释剂692购自恒福化工，环氧活性稀释剂AGE购自海龙化工。
以下为各例烤漆树脂的制备方法：
(1)称取一定量的环氧化合物、催化剂、饱和聚酯、助溶剂作为打底溶液，升温至150-155℃；
(2)在300-500r/min的搅拌速度下，先向步骤(1)的打底溶液中逐滴滴加引发剂，再逐滴滴加不含羟基的丙烯酸酯类单体和含羟基的丙烯酸酯类单体，维持搅拌速度不变，保温2h；
(3)向步骤(2)的混合物中加入有机溶剂，搅拌分散0.5h，降温至100℃，出料。
实施例1-6的各组分及其重量份用量详见表1。
表1
采用旋转黏度计对各实施例所制备样品的黏度进行测量，将树脂于160℃中烘烤30min，测得各实施例树脂的固含。具体数据见表2。
表2
将实施例1-5和对比例1-4所制备的树脂分别与325氨基树脂固化制漆(氨基比3:1)并涂覆于基材表面，对漆的各项指标及漆膜的各项性能进行测试，测试结果见表3。
制漆方法：先用0.65g中和剂(三乙醇胺、二甲基乙醇胺或氨水)将35g树脂中和，然后加入0.1g迪高270润湿剂、0.1g 381流平剂和12.8g水搅拌均匀，再加入12g 325氨基树脂，混合均匀至符合喷涂黏度即可。
表3
将实施例1所制备的树脂以及某公司市售3958水性树脂分别与325氨基树脂固化制漆(氨基比3:1)，作对比实验，具体数据见表4。
某公司市售3958水性树脂与325氨基树脂固化制漆的方法与实施例1相同。
表4
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂，其特征在于：包含如下组份：
不含羟基的丙烯酸酯类单体；
含羟基的丙烯酸酯类单体；
饱和聚酯；
环氧化合物；
催化剂；
引发剂；
有机溶剂。
2.如权利要求1所述的高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂，其特征在于，所述各组分质量百分比为：
不含羟基的丙烯酸酯类单体25-40%
含羟基的丙烯酸酯类单体 10-25%
饱和聚酯 5-10%
环氧化合物 5-15%
催化剂 0.01-0.05%
引发剂 1-3%
有机溶剂 余量。
3.如权利要求2所述的高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂，其特征在于：所述不含羟基的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或几种。
4.如权利要求2所述的高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂，其特征在于：所述含羟基的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、羟甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟基烷基酯中的一种或几种。
5.如权利要求2所述的高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂，其特征在于：所述饱和聚酯为与丙烯酸酯类具有相容性的饱和聚酯，分子量为600-900g/mol，羟值300-500mgKOH/g。
6. 如权利要求5所述的高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂，其特征在于：所述饱和聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚乙二酸乙二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丙三醇酯中的一种或几种，所述饱和聚酯的分子量为600 g/mol，羟值为300mgKOH/g。
7.如权利要求2所述的高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂，其特征在于：所述环氧化合物为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、环氧活性稀释剂692、环氧活性稀释剂 AGE中的一种或几种。
8.如权利要求2所述的高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂，其特征在于：所述催化剂为碱金属氢氧化物，优选地，所述催化剂为氢氧化钾和/或氢氧化钠。
9.如权利要求2所述的高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂，其特征在于：所述引发剂为自由基聚合类引发剂，优选地，所述引发剂为二叔丁基过氧化物、二叔戊基过氧化物、过氧化苯甲酰叔丁酯中的一种或几种。
10.如权利要求2所述的高装饰性、易稀释水性氨基烤漆树脂，其特征在于：所述有机溶剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇二丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。
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