CN112961564A - 双酚a聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆及其制备方法 - Google Patents

双酚a聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水性底漆，具体涉及双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆，其由下述重量份数的原料组成：主体树脂55，N‑乙基吗啉5，炭黑3，BYK‑1900.3，BYK‑028 0.25，BYK‑348 0.2,氰特CYMEL 325氨基树脂11，纯净水25.25；本发明提供一种新型水性烤漆不但具有现有水性丙烯酸烤漆的性能和低廉的价格，而且在大多数非铁金属和部分非金属上具有较好的附着力。

Description

双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性烤漆漆，具体涉及双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆及其制备方法。
背景技术
现有水性丙烯酸酯烤漆因其价格低廉、在金属铁上又具有比较好的附着力、光泽、硬度等性能，现已在部分地方被使用。但现有的水性丙烯酸酯烤漆存在许多性能缺陷，比如在一些非铁金属如：铝合金、镀锌板及一些非金属如聚苯硫醚上没有附着力，这就给应用带来了局限性。根据一些企业的反应和进行的行业调查，目前市场上确实非常需要一款具有现有水性丙烯酸酯烤漆性能且又能在多种非铁金属及非金属上具有良好附着力的新型水性烤漆。
基于上述情况我公司技术人员开发了一款新型的双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆，该新型水性烤漆不但具有现有水性丙烯酸酯烤漆的性能和低廉的价格，而且在大多数非铁金属和部分非金属上具有较好的附着力。
发明内容
为了解决以上存在的技术问题，本发明提供双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆及其制备方法，该新型水性烤漆不但具有现有水性丙烯酸酯烤漆的性能和低廉的价格，而且在大多数非铁金属和部分非金属上具有较好的附着力。
本发明采用如下技术方案：
双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆，其由下述重量份数的原料组成：主体树脂55，N-乙基吗啉5，炭黑3，BYK-190 0.3，BYK-028 0.25，BYK-3480.2,氰特CYMEL 325氨基树脂11，纯净水25.25；
双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯树脂(即主体树脂)由下述重量份数的原料组成：双酚A聚合物30，甲基丙烯酸甲酯10，丙烯酸丁酯12，丙烯酸12，甲基丙烯酸羟乙酯15，苯乙烯11，丙烯酸环己酯10，偶氮二异丁氰2，第一组过氧化二异丙苯2.5，第二组过氧化二异丙苯0.25，第三组过氧化二异丙苯0.25，第一组二甲苯50，第二组二甲苯10，第三组二甲苯10，丙二醇单丁醚35；
双酚A聚合物由下述重量份数的原料组成：双酚A 40,128环氧树脂20，三苯基膦(10％正丁醇液)0.15，月桂酸40，第四组二甲苯8，第五组二甲苯100；
本发明提供双酚A聚合物、主体树脂和双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆的制备方法：
双酚A聚合物的配制步骤如下：
A1.将128环氧树脂、双酚A加入四口烧瓶中，升温到80℃，开动搅拌机加入三苯基膦溶液，搅匀后再慢慢升温到110℃，停止加热，待其进行放热反应，控制温度在145-150℃，维持30分钟后，抽样测环氧值，当环氧值等于零时为终点；
A2.达到终点后加入月桂酸与第四组二甲苯，逐步升温升160-170℃让其酯化反应；
A3.保持回流脱水，慢慢将温度升至220-225℃保温3小时抽样测酸值，当酸值在8-10时为反应终点；到反应终点后，冷却至140℃加入第五组二甲苯进行稀释备用；
双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯树脂(即主体树脂)的配制步骤如下：
B1.将制得的双酚A聚合物、第一组二甲苯加入四口烧瓶中，开动搅拌机升温至120℃；
B2.将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、丙烯酸环己酯、偶氮二异丁腈、第一组过氧化二异丙苯放入烧瓶中搅匀后倒入滴液漏斗；
B3.当四口烧瓶中物料温度升到120℃时开始滴加；
B4.温度保持在120-130℃之间，缓慢滴加滴液漏斗内的溶液，控制在3小时滴完，滴完后在130℃再维持1.5小时；
B5.将第二组过氧化二异丙苯、第二组二甲苯搅匀后继续滴加，滴完后在135℃再维持1.5小时；
B6.将第三组过氧化二异丙苯、第三组二甲苯搅匀后再滴加，滴完后在135℃再维持1.5小时；
B7.维持完后除去二甲苯(打开真空泵，在抽真空状态下慢慢脱除二甲苯，不能过急以免溢料)；
B8.除完二甲苯后加入丙二醇单丁醚稀释备用；
双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆的配制方法如下：
C1.将制得的主体树脂、N-乙基吗啉放入分散缸中搅匀，再加入BYK-190再搅匀；
C2.慢慢加入纯净水搅匀后加入碳黑；
C3.用高速分散机分散20分钟；
C4.用砂磨机砂磨，砂磨到细度10um为终点；
C5.将氰特CYMEL 325氨基树脂、BYK-028、BYK-348加入搅匀，根据需要通过过滤袋过滤杂质制得，过滤袋的目数为200～300目。
现有水性丙烯酸烤漆与双酚A聚合物改性丙烯酸酯烤漆附着力性能对比检测：
检测步骤：
D1.将马口铁板、铝合金板、镀锌板、聚苯硫醚板裁剪成80x150 mm样板；
D2.马口铁板用200#砂纸打磨干净，然后所有样板用200号溶剂油清理干净；
D3.将现有水性丙烯酸烤漆和双酚A聚合物改性丙烯酯烤漆喷涂在四种不同的样板上，放入150℃烘箱烘烤30分钟；
D4.挑干膜厚度相同的样板进行附着力检测(釆用划格法1mm间距)。
检测结果如下：
Figure BDA0003027677640000041
通过以上检测结果及相关理论分析可得以下结果：
1.从实验结果我们可以看出双酚A聚合物改性丙烯酸酯烤漆比普通丙烯酸水性烤漆在非铁金属和非金属上涂层的附着力明显要好许多。主要原因是在聚丙烯酯的分子链上引入了双酚A聚合物结构，在整个大分子上即有聚丙烯酸酯又有含月桂酸长链的双酚A基团，这样它即能降低主体树脂的表面张力，又能减少主体树脂与交联剂固化时所产生的收缩，因此就能大大提高该涂膜在非铁金和非金属上的附着力
2.在实验中我们发现在主体树脂的合成当中双酚A聚合物的分子量对主体树脂的各种性能如附着力、施工性影响较大。分子量太大则最终产品粘度较大不好喷涂。分子量太小附着力会变差。所以经过我们筛选把双酚A与128环氧树脂的比例定为2:1，这样产生出来的双酚A聚合物去改性聚丙烯酸酯既有较好的施工性能又有很好的附着力
3.在双酚A聚合的合成中我们经过对各种单元脂肪酸的筛选后发觉用不同的脂肪酸合成的双酚A聚合物改性出来的聚丙烯酸酯所制成的水性烤漆其性能也有很大差异。用十八碳烯酸如:用大豆油酸反应出来的双酚A聚合物去改性聚丙烯酸脂，该聚合成的主体树脂制成的水性烤漆水溶性偏差，烘烤出的涂膜光泽差，附着力也差。用异辛酸合成出来的双酚A聚合物去改性聚丙烯酸酯，该主体树脂制成的水性烤漆涂膜脆，附差力也差。十八碳烯酸双酚A聚合物在与丙烯酸酯的聚合过程中由于十八碳烯酸基团空间位阻较大，造成在聚合过程中转化率低，没有和丙烯酸酯反应的双酚A聚合物残留较多，所以水溶性较差，附着力较差。由于异辛酸碳链较短，所以用异辛酸反应的双酚A聚合物去改性聚丙烯酸酯制成的水性烤漆涂膜较脆，附着力也较差，而月桂酸是十二碳酸，与十八碳烯酸相比空间位阻小，所以在和丙烯酸酯的聚合过程中转化率提高了许多，与异辛酸相比碳链又长了许多，所以月桂酸双酚-A聚合物改性的聚丙烯酸酯比异辛酸双酚A聚合物改性的聚丙烯酸酯制成的水性烤漆柔韧性好许多，这些在实验中都得到了证明。因此月桂酸(十二酸)双酚A聚合物改性的聚丙烯酸酯(主体树脂)，因其制成的水性烤漆在非铁金属及部分非金属上有非常好的附着力、装饰性，效果显著，应用广泛。由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：1、本发明制得的双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆不但具有现有水性丙烯酸烤漆的性能和低廉的价格，而且在大多数非铁金属和部分非金属上具有较好的附着力；2、本发明主体树脂中的双酚A聚合物为自行配制制得，能够额外给予主体树脂高强度的附着力，其中双酚A聚合物配制的原料组分中双酚A用来增强树脂的附着力，通过128环氧树脂来扩大分子量，进一步增强树脂的附着力，通过月桂酸来增加树脂的柔韧性，双酚A增加树脂的附着力，以三苯基膦为催化剂，缩短反应时间，提高生产效率，以二甲苯作为稀释剂；3、本发明主体树脂的原料组成中，通过采用自制的双酚A聚合物增大主体树脂的附着力，通过甲基丙烯酸甲酯增强主体树脂的硬度，通过丙烯酸丁酯增强主体树脂的韧性，通过丙烯酸赋予主体树脂的水溶性，通过甲基丙烯酸羟乙酯赋予主体树脂的交联活性，通过苯乙烯进一步增强主体树脂的硬度和光泽，通过丙烯酸环己酯赋予主体树脂与底材的浸润性，采用丙二醇单丁醚为水性溶剂；4、本发明水性烤漆以通过自制制得的主体树脂为主要成膜物质，采用N-乙基吗啉为中和剂，炭黑为颜料，BYK-190用于帮助主体树脂包裹住颜料，用BYK-028去除物料里产生的气泡，提高产品品质，用BYK-348帮助湿膜对底材的湿润，促进湿膜平坦，提高涂抹的装饰性，采用325树脂为水性交联剂，采用纯净水为稀释剂，制得水性烤漆，不仅对环境友好，而且在一些非铁金属如：铝合金、镀锌板及一些非金属如聚苯硫醚上具有优秀的附着力。
具体实施方式
1.双酚A聚合物由下述重量份数的原料组成：双酚A 40,128环氧树脂20，三苯基膦(10％正丁醇液)0.15，月桂酸40，第四组二甲苯8，第五组二甲苯100；
双酚A聚合物的配制步骤如下：
A1.将128环氧树脂、双酚A加入四口烧瓶中，升温到80℃，开动搅拌机加入三苯基膦溶液，搅匀后再慢慢升温到110℃，停止加热，待其进行放热反应，控制温度在145-150℃，维持30分钟后，抽样测环氧值，当环氧值等于零时为终点；
A2.达到终点后加入月桂酸与第四组二甲苯，逐步升温升160-170让其酯化反应；
A3.保持回流脱水，慢慢将温度升至220-225℃保温3小时抽样测酸值，当酸值在8-10时为反应终点；到反应终点后，冷却至140℃加入第五组二甲苯进行稀释备用；
2.双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯树脂(即主体树脂)由下述重量份数的原料组成：双酚A聚合物30，甲基丙烯酸甲酯10，丙烯酸丁酯12，丙烯酸12，甲基丙烯酸羟乙酯15，苯乙烯11，丙烯酸环己酯10，偶氮二异丁氰2，第一组过氧化二异丙苯2.5，第二组过氧化二异丙苯0.25，第三组过氧化二异丙苯0.25，第一组二甲苯50，第二组二甲苯10，第三组二甲苯10，丙二醇单丁醚35；
双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯树脂(即主体树脂)的配制步骤如下：
B1.将制得的双酚A聚合物、第一组二甲苯加入四口烧瓶中，开动搅拌机升温至120℃。
B2.将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、丙烯酸环己酯、偶氮二异丁腈、第一组过氧化二异丙苯放入烧瓶中搅匀后倒入滴液漏斗。
B3.当四口烧瓶中物料温度升到120℃时开始滴加
B4.温度保持在120-130℃之间，缓慢滴加滴液漏斗内的溶液，控制在3小时滴完，滴完后在130℃再维持1.5小时。
B5.将第二组过氧化二异丙苯、第二组二甲苯搅匀后继续滴加，滴完后在135℃再维持1.5小时。
B6.将第三组过氧化二异丙苯、第三组二甲苯搅匀后再滴加，滴完后在135℃再维持1.5小时
B7.维持完后除去二甲苯(打开真空泵，在抽真空状态下慢慢脱除二甲苯，不能过急以免溢料)。
B8.除完二甲苯后加入丙二醇单丁醚稀释备用；
3.双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆，其由下述重量份数的原料组成：主体树脂55，N-乙基吗啉5，炭黑3，BYK-190 0.3，BYK-028 0.25，BYK-3480.2,氰特CYMEL 325氨基树脂11，纯净水25.25；
双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆的配制方法如下：
C1.将制得的主体树脂、N-乙基吗啉放入分散缸中搅匀，再加入BYK-190再搅匀
C2.慢慢加入纯净水搅匀后加入碳黑
C3.用高速分散机分散20分钟
C4.用砂磨机砂磨，砂磨到细度10um为终点
C5.将氰特CYMEL 325氨基树脂、BYK-028、BYK-348加入搅匀，根据需要通过过滤袋过滤杂质制得，过滤袋的目数为200～300目。。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (3)

1.双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆，其特征是：其由下述重量份数的原料组成：主体树脂55，N-乙基吗啉5，炭黑3，BYK-190 0.3，BYK-028 0.25，BYK-348 0.2,氰特CYMEL325氨基树脂11，纯净水25.25；所述主体树脂由下述重量份数的原料组成：双酚A聚合物30，甲基丙烯酸甲酯10，丙烯酸丁酯12，丙烯酸12，甲基丙烯酸羟乙酯15，苯乙烯11，丙烯酸环己酯10，偶氮二异丁氰2，第一组过氧化二异丙苯2.5，第二组过氧化二异丙苯0.25，第三组过氧化二异丙苯0.25，第一组二甲苯50，第二组二甲苯10，第三组二甲苯10，丙二醇单丁醚35；所述双酚A聚合物由下述重量份数的原料组成：双酚A 40,128环氧树脂20，三苯基膦(10％正丁醇液)0.15，月桂酸40，第四组二甲苯8，第五组二甲苯100；
所述双酚A聚合物的配制步骤如下：
A1.将128环氧树脂、双酚A加入四口烧瓶中，升温到80℃，开动搅拌机加入三苯基膦溶液，搅匀后通过加热装置慢慢升温到110℃，停止加热，其自然进行放热反应，控制温度在145-150℃，维持30分钟后，抽样测环氧值，当环氧值等于零时为终点；
A2.达到终点后加入月桂酸与第四组二甲苯，逐步升温升160-170℃让其酯化反应；
A3.保持回流脱水，慢慢将温度升至220-225℃保温3小时抽样测酸值，当酸值在8-10时为反应终点；到反应终点后，冷却至140℃加入第五组二甲苯进行稀释备用；
所述主体树脂的配制步骤如下：
B1.将双酚A聚合物、第一组二甲苯加入四口烧瓶中，开动搅拌机升温至120℃；
B2.将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、丙烯酸环己酯、偶氮二异丁腈、第一组过氧化二异丙苯放入烧瓶中搅匀后倒入滴液漏斗；
B3.当四口烧瓶中物料温度升到120℃时开始滴加；
B4.温度保持在120-130℃之间，缓慢滴加滴液漏斗内的溶液，控制在3小时滴完，滴完后在130℃再维持1.5小时；
B5.将第二组过氧化二异丙苯、第二组二甲苯搅匀后继续滴加，滴完后在135℃下再维持1.5小时；
B6.将第三组过氧化二异丙苯、第三组二甲苯搅匀后再滴加，滴完后在135℃下再维持1.5小时；
B7.维持完后除去二甲苯(打开真空泵，在抽真空状态下慢慢脱除二甲苯，不能过急以免溢料)；
B8.除完二甲苯后加入丙二醇单丁醚稀释备用。
2.根据权利要求1所述的双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆，其特征是：水性底漆的配制方法如下：
C1.将主体树脂、N-乙基吗啉放入分散缸中搅匀，再加入BYK-190再搅匀；
C2.慢慢加入纯净水搅匀后加入碳黑；
C3.用高速分散机分散20分钟；
C4.用砂磨机砂磨，砂磨到细度10um为终点；
C5.将氰特CYMEL 325氨基树脂、BYK-028、BYK-348加入搅匀，根据需要通过过滤袋过滤杂质制得。
3.根据权利要求2所述的双酚A聚合物改性聚丙烯酸酯水性烤漆，其特征是：所述过滤袋目数为200～300目。
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