CN110092865A - 一种斥水型水性丙烯酸树脂、漆料及其合成方法 - Google Patents

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Abstract

一种斥水型水性丙烯酸树脂、漆料及其合成方法，原料包括溶剂、引发剂、单体及中和剂；所述单体包括长链丙烯酸酯和强斥水单体；所述引发剂为偶氮二异丁腈；将溶剂装入有搅拌、滴液漏斗、冷气管和温度计的反应器中，加入规定量的引发剂、溶剂，开动搅拌，加热至80～110℃；均匀滴加反应的单体和引发剂的混合物，滴加用时为2～4小时，滴加完毕后，在80～110℃保温0.5～1.5小时后，补加余下的引发剂；升高保温温度至90～130℃，保温1.5～2.5小时，保温结束后降温，降至规定温度后，加入中和剂，继续搅拌0.5～2.5h，出料，得到斥水型水性丙烯酸树脂。本发明能够得到具有特殊结构的水性树脂和漆料，具有强斥水性能，加速水分挥发，使得水性漆料喷涂不会出现流挂现象。

Description

一种斥水型水性丙烯酸树脂、漆料及其合成方法
技术领域
本发明涉及一种丙烯酸树脂，尤其是涉及一种具有强斥水性能的斥水型水性丙烯酸树脂、漆料及其合成方法。
背景技术
丙烯酸树脂是丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物聚合物的总称。丙烯酸树脂涂料就是以(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯为主体，同其他丙烯酸酯共聚所得丙烯酸树脂制得的热塑性或热固性树脂涂料，或丙烯酸辐射涂料。热固性丙烯酸树脂是指在结构中带有一定的官能团，在制漆时通过和加入的氨基树脂、环氧树脂、聚氨酯等中的官能团反应形成网状结构，热固性树脂一般相对分子量较低。热固性丙烯酸涂料有优异的丰满度、光泽、硬度、耐溶剂性、耐候性、在高温烘烤时不变色、不返黄。最重要的应用是和氨基树脂配合制成氨基-丙烯酸烤漆，目前在汽车、摩托车、自行车、卷钢等产品上应用十分广泛。但是，一般的丙烯酸树脂在制漆后，在喷涂该烤漆后，需要进行温度140摄氏度以上的烘烤，烘烤时间需要半小时以上才可以达到烤干的状态，方能进行面漆的喷涂，喷涂要求高，作业效率低，导致成本增加；另外，在一般的烤漆涂覆的过程中，由于涂覆的速度和烤漆本身的干燥性能不佳的问题，导致在喷涂底漆未预热时出现流挂的现象。另外在对含铝粉的素材进行喷涂底漆加工时，在喷涂底漆后，未预热时，极易出现铝粉陷入的情况。这些都极大地影响了素材表面的喷漆效果，使素材的表面性能不能达到极高的水平。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，使其具有强斥水性，避免漆料在喷涂过程中出现流挂现象。
本发明的技术解决方案是：
一种斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其中，其原料包括溶剂、引发剂、单体及中和剂；所述单体包括长链丙烯酸酯和强斥水单体；所述引发剂为偶氮二异丁腈；
其加工步骤为：
步骤一，将溶剂装入有搅拌、滴液漏斗、冷气管和温度计的反应器中，加入规定量的引发剂、溶剂，开动搅拌，加热至80～110℃；
步骤二，均匀滴加反应的单体和引发剂的混合物，滴加用时为2～4小时，滴加完毕后，在80～110℃保温0.5～1.5小时后，补加余下的引发剂；
步骤三，升高保温温度至90～130℃，保温1.5～2.5小时，保温结束后降温，降至规定温度后，加入中和剂，继续搅拌0.5～2.5h，出料，得到斥水型水性丙烯酸树脂。
本发明还提供一种斥水型水性丙烯酸树脂，其中，其为采用如上所述的合成方法制成的斥水型水性丙烯酸树脂。
本发明还提供一种斥水型水性丙烯酸漆料，其中，其为采用如上所述的合成方法制成的斥水型水性丙烯酸树脂，以及氨基树脂和助剂分别称重后，搅拌均匀，加入纯水，得到斥水型水性丙烯酸漆料。
由以上说明得知，本发明确实具有如下的优点：
本发明的一种斥水型水性丙烯酸树脂、漆料及其合成方法，能够得到具有特殊结构的水性树脂及漆料，本发明的斥水型水性丙烯酸树脂在水溶剂中，分子中具有的亲水基团能够提供足够的亲水特性，使得树脂具有较好的水溶性；同时，在喷涂成膜过程中，树脂分子链上的长链丙烯酸酯(斥水性单体)以及强斥水性单体裸露出来，表现出较强烈的斥水性，加速了漆膜中水份的挥发，能够使得漆料快速表干，从而有效的避免水性喷涂的流挂等不良现象的发生。
附图说明
图1为本发明的斥水型水性丙烯酸树脂的结构设计示意图；
图2为本发明的斥水型水性丙烯酸漆料的合成结构设计示意图；
图3A为现有水性漆喷涂后不预热使铝粉嵌入的显微图；
图3B为本发明的斥水型水性丙烯酸漆料喷涂后不预热铝粉不嵌入的显微图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本发明通过采用含有长链丙烯酸酯单体及其他单体以及强斥水单体合成了斥水型水性丙烯酸树脂，通过该树脂与氨基树脂固化剂等制成水性丙烯酸漆料，如图1和图2所示，为本发明的分子组成结构简要示意图。使得本发明的斥水型水性丙烯酸漆料在喷涂过程中具有降粘快，喷涂含固高，上膜速度快的特点；本发明的水性漆料作为底漆，喷涂时底材无需预热，迅速上膜，而且保证在底材上喷涂后不流挂。通过本发明，可以将传统的油性漆喷涂工艺和设备应用至水性漆的喷涂作业中，使得原本需要经过前处理、喷底漆、预热、喷面漆、烘烤的步骤变成与油性漆喷涂的步骤一样，前处理、喷底漆、喷面漆、烘烤，节省了预热底材的步骤，降低油性漆与水性漆喷涂作业的不兼容性，提高了喷涂师傅的作业效率，降低了水性漆喷涂的成本。
本发明斥水型的水性丙烯酸树脂在制备完成时，其分子结构具有斥水端和亲水端；在有机溶剂下树脂分子为链状的结构；当加入水溶液制成漆料以后，由于水分子的包裹，树脂分子的亲水一端向外移动贴近水分子，而斥水一端向内移动远离水分子，形成了亲水端靠外，斥水端向内靠拢的类似于球状的核壳结构，因此，本发明的树脂呈现出了较好的亲水性，能够很好地溶于水溶液中制备漆料；而在喷涂过程中，由于利用了喷涂设备具有一定压力的雾化喷嘴以及喷涂设备的静电作用，迅速破坏了本发明的树脂溶于水时形成的核壳结构，各个树脂分子呈现为单独的链条状结构，斥水一端浮在外侧，使得喷出的水分子受到斥水端的作用，更容易从树脂漆料中脱离，挥发到空气中，从而使得本发明的斥水型的丙烯酸树脂漆料在喷涂时，能够迅速将漆料中的水分挥发出来，无需烘烤预热，即可以很快的在底材上形成干膜。
本发明的一种斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其较佳的实施例中，其原料包括溶剂、引发剂、单体及中和剂；所述单体包括长链丙烯酸酯和强斥水单体；所述引发剂为偶氮二异丁腈；
其加工步骤为：
步骤一，将溶剂装入有搅拌、滴液漏斗、冷气管和温度计的反应器中，加入规定量的引发剂、溶剂，开动搅拌，加热至80～110℃；
步骤二，均匀滴加反应的单体和引发剂的混合物，滴加用时为2～4小时，滴加完毕后，在80～110℃保温0.5～1.5小时后，补加余下的引发剂；
步骤三，升高保温温度至90～130℃，保温1.5～2.5小时，保温结束后降温，降至规定温度后，加入中和剂，继续搅拌0.5～2.5h，出料，得到斥水型水性丙烯酸树脂。
如上所述的本发明的斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其中，所述单体包括：甲基丙烯酸甲酯20～25份、丙烯酸丁酯30～35份、甲基丙烯酸羟乙酯25～30份、丙烯酸14～16份、长链丙烯酸酯3～15份、强斥水单体3～15份；所述引发剂为偶氮二异丁腈0.5～3份；所述溶剂包括：异丙醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇乙醚醋酸酯、正丁醇的其中一种或者多种混合；所述中和剂为二甲基乙醇胺或三乙胺。
如上所述的本发明的斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其中，所述长链丙烯酸酯有：(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯酸十六酯、(甲基)丙烯酸十四酯、(甲基)丙烯酸十二酯的其中一种或几种混合；所述强斥水单体包括：乙烯基三甲氧基(乙氧基)硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷、(甲基)丙烯酸六氟丁酯、(甲基)丙烯酸六氟异丙酯的其中一种或几种混合。
如上所述的本发明的斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其中，所述单体包括：甲基丙烯酸甲酯22份、丙烯酸丁酯35份、甲基丙烯酸羟乙酯22份、丙烯酸16份、丙烯酸十八酯13份、乙烯基三-(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172)5份；所述引发剂为偶氮二异丁腈0.75份；所述中和剂为二甲基乙醇胺。如上所述，其中，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯作为基础单体，甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸作为功能单体，丙烯酸十八酯、乙烯基三-(β-甲氧基乙氧基)硅烷作为斥水单体。
如上所述的本发明的斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其中，包括步骤四，按照成品漆的配比，将所述斥水型水性丙烯酸树脂与氨基树脂以及助剂分别称重后，搅拌均匀，加入纯水，得到斥水型水性丙烯酸漆料的工作液，按照喷涂或浸涂工艺进行制备湿膜，在大于或等于26℃的温度下保持10分钟，制备得到干膜。
如上所述的本发明的斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其中，所述单体包括甲基丙烯酸甲酯25份、丙烯酸丁酯31份、甲基丙烯酸羟乙酯28份、丙烯酸14份、甲基丙烯酸十二酯7份、Y-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷14份；所述引发剂为偶氮二异丁腈0.5～3份；所述中和剂为三乙胺。
如上所述的本发明的斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其中，包括步骤四，按照成品漆的配比，将所述斥水型水性丙烯酸树脂与氨基树脂以及助剂分别称重后，搅拌均匀，加入纯水，得到斥水型水性丙烯酸漆料的工作液，按照喷涂或浸涂工艺进行制备湿膜，在120℃的温度下烘烤30min将湿膜进行烤干，制备得到干膜。
本发明还提供一种斥水型水性丙烯酸树脂，其较佳的实施例中，其为采用如上所述的合成方法制成的斥水型水性丙烯酸树脂。本发明在水溶剂中，分子中具有的亲水基团能够提供足够的亲水特性，使得树脂具有较好的水溶性。
本发明一种斥水型水性丙烯酸漆料，其较佳的实施例中，其为采用如上所述的合成方法制成的斥水型水性丙烯酸树脂，以及氨基树脂和助剂分别称重后，搅拌均匀，加入纯水，得到斥水型水性丙烯酸漆料。本发明的斥水型水性丙烯酸漆料在喷涂成膜过程中，树脂分子链上的长链丙烯酸酯(斥水性单体)以及强斥水性单体裸露出来，表现出较强烈的斥水性，加速了漆膜中水份的挥发，从而有效的避免水性喷涂的流挂等不良现象的发生。
如图3A和图3B所述，本发明的斥水型水性丙烯酸漆料在喷涂的过程中，还可以有效防止铝粉的嵌入，破坏底材表面的漆膜平整度。一般的水性漆喷涂后在未预热的情况下会出现铝粉嵌入的情况，而本发明的斥水型水性丙烯酸漆料在喷涂后即使不预热，也不会出现铝粉嵌入的情况；并且不流挂，快速成膜，提高水性漆的喷涂效率，降低了喷涂成本；使得水性漆的喷涂具有更大的适应性。
以为本发明的斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法的两个较佳的实施例，具体详述如下：
例一：
滴加混合单体：甲基丙烯酸甲酯22份、丙烯酸丁酯35份、甲基丙烯酸羟乙酯22份、丙烯酸16份、丙烯酸十八酯13份、乙烯基三-(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172)5份。
引发剂有：偶氮二异丁腈0.75份。
溶剂有：异丙醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇乙醚醋酸酯、正丁醇的其中一种或者多种混合。
中和剂为二甲基乙醇胺。
将溶剂装入有搅拌、滴液漏斗、冷气管、温度计的反应器中，加入规定量的引发剂、溶剂，开动搅拌，加热至80～110℃，均匀滴加反应单体跟引发剂的混合物，滴加用时共约2～4h，滴加完毕后，在80～110℃保温0.5～1.5h后，补加余下的引发剂，补加完成后，升高保温温度至90～130℃，保温1.5～2.5h，保温结束后降温，降至规定温度后，加入中和剂，继续搅拌0.5～2.5h，出料，得到斥水型水性丙烯酸树脂。
按照成品漆的配比，将树脂、氨基树脂、助剂分别称重后，搅拌均匀，加入适量的纯水，得到斥水型水性丙烯酸涂料的工作液，按照正常的喷涂或浸涂工艺进行制备湿膜，在喷涂时常温26℃条件下10min湿膜会表干可以重涂，该漆膜能够明显的降低流挂现象。
例二：
滴加混合单体：甲基丙烯酸甲酯25份、丙烯酸丁酯31份、甲基丙烯酸羟乙酯28份、丙烯酸14份、甲基丙烯酸十二酯7份、Y-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷14份。
引发剂有：偶氮二异丁腈0.5～3份。
溶剂有：异丙醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇乙醚醋酸酯、正丁醇的其中一种或者多种混合。
中和剂为三乙胺。
将溶剂装入有搅拌、滴液漏斗、冷气管、温度计的反应器中，加入规定量的引发剂、溶剂，开动搅拌，加热至80～110℃，均匀滴加反应单体跟引发剂的混合物，滴加用时共约2～4h，滴加完毕后，在80～110℃保温0.5～1.5h后，补加余下的引发剂，补加完成后，升高保温温度至90～130℃，保温1.5～2.5h，保温结束后降温，降至规定温度后，加入中和剂，继续搅拌0.5～2.5h，出料，得到斥水型水性丙烯酸树脂。
按照成品漆的配比，将树脂、氨基树脂、助剂分别称重后，搅拌均匀，加入适量的纯水，得到斥水型水性丙烯酸涂料的工作液，按照正常的喷涂或浸涂工艺进行制备湿膜，在120℃、30min的条件下将湿膜进行烤干，制备得到干膜，检测显示该漆膜能够明显的降低流挂现象。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其特征在于，其原料包括溶剂、引发剂、单体及中和剂；所述单体包括长链丙烯酸酯和强斥水单体；所述引发剂为偶氮二异丁腈；
其加工步骤为：
步骤一，将溶剂装入有搅拌、滴液漏斗、冷气管和温度计的反应器中，加入规定量的引发剂、溶剂，开动搅拌，加热至80～110℃；
步骤二，均匀滴加反应的单体和引发剂的混合物，滴加用时为2～4小时，滴加完毕后，在80～110℃保温0.5～1.5小时后，补加余下的引发剂；
步骤三，升高保温温度至90～130℃，保温1.5～2.5小时，保温结束后降温，降至规定温度后，加入中和剂，继续搅拌0.5～2.5h，出料，得到斥水型水性丙烯酸树脂。
2.如权利要求1所述的斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其特征在于，所述单体包括：甲基丙烯酸甲酯20～25份、丙烯酸丁酯30～35份、甲基丙烯酸羟乙酯25～30份、丙烯酸14～16份、长链丙烯酸酯3～15份、强斥水单体3～15份；
所述引发剂为偶氮二异丁腈0.5～3份；
所述溶剂包括：异丙醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇乙醚醋酸酯、正丁醇的其中一种或者多种混合；
所述中和剂为二甲基乙醇胺或三乙胺。
3.如权利要求2所述的斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其特征在于，所述长链丙烯酸酯有：(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯酸十六酯、(甲基)丙烯酸十四酯、(甲基)丙烯酸十二酯的其中一种或几种混合；所述强斥水单体包括：乙烯基三甲氧基(乙氧基)硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷、(甲基)丙烯酸六氟丁酯、(甲基)丙烯酸六氟异丙酯的其中一种或几种混合。
4.如权利要求3所述的斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其特征在于，所述单体包括：甲基丙烯酸甲酯22份、丙烯酸丁酯35份、甲基丙烯酸羟乙酯22份、丙烯酸16份、丙烯酸十八酯13份、乙烯基三-(β-甲氧基乙氧基)硅烷5份；所述引发剂为偶氮二异丁腈0.75份；所述中和剂为二甲基乙醇胺。
5.如权利要求4所述的斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其特征在于，包括步骤四，按照成品漆的配比，将所述斥水型水性丙烯酸树脂与氨基树脂以及助剂分别称重后，搅拌均匀，加入纯水，得到斥水型水性丙烯酸漆料的工作液，按照喷涂或浸涂工艺进行制备湿膜，在大于或等于26℃的温度下保持10分钟，制备得到干膜。
6.如权利要求3所述的斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其特征在于，所述单体包括甲基丙烯酸甲酯25份、丙烯酸丁酯31份、甲基丙烯酸羟乙酯28份、丙烯酸14份、甲基丙烯酸十二酯7份、Y-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷14份；所述引发剂为偶氮二异丁腈0.5～3份；所述中和剂为三乙胺。
7.如权利要求6所述的斥水型水性丙烯酸树脂的合成方法，其特征在于，包括步骤四，按照成品漆的配比，将所述斥水型水性丙烯酸树脂与氨基树脂以及助剂分别称重后，搅拌均匀，加入纯水，得到斥水型水性丙烯酸漆料的工作液，按照喷涂或浸涂工艺进行制备湿膜，在120℃的温度下烘烤30min将湿膜进行烤干，制备得到干膜。
8.一种斥水型水性丙烯酸树脂，其特征在于，其为采用如权利要求1至4、6任意一项所述的合成方法制成的斥水型水性丙烯酸树脂。
9.一种斥水型水性丙烯酸漆料，其特征在于，其为采用如权利要求1至4、6所述的合成方法制成的斥水型水性丙烯酸树脂，以及氨基树脂和助剂分别称重后，搅拌均匀，加入纯水，得到斥水型水性丙烯酸漆料。
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