CN113683720A - 一种钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体及其制备方法，该水性改性羟基丙烯酸分散体由下列按重量百分比计的原料组成：亲水型环保溶剂4‑10％，叔碳酸缩水甘油酯1‑3％，甲基丙烯酸甲酯7‑10％，丙烯酸丁酯5‑8％，丙烯酸异辛酯8‑10％，甲基丙烯酸丁酯2‑4％，苯乙烯2‑4％，丙烯酸羟丙酯2‑4％，甲基丙烯酸羟乙酯4‑10％，甲基丙烯酸1‑2％，有机硅功能单体0.5‑1％，含酰胺基单体1‑3％，引发剂0.6‑1.2％，碱性中和剂1‑2％，余量为去离子水。本发明产品水性改性羟基丙烯酸分散体属于三级分散体，前端是疏水结构，后端是亲水的结构，中间端既含亲水结构又含疏水结构，与前后端形成了良好的对接，对颜料具有很好的润湿性，与纯水色浆相容好。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体及其制备方法。
背景技术
现有市场上供应商的水性钢桶外壁涂料存在VOC高，施工管道易堵、开稀后涂料易沉淀、易变色等特点，为此，研发了钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体。针对主要加工制作各种规格的钢桶包装材料的企业来说，发展低VOC钢桶外壁涂料越来越得到重视。
现有技术中，低VOC钢桶外壁漆的高光泽、低价格和施工性问题难以解决。市场上水性钢桶外涂基本上都是水溶性羟基丙烯酸涂料，光泽可达到90％以上，VOC含量在300克/升以上，施工性可以通过各类亲水溶剂来调整干燥速度，达到不流挂，不串色的目的。但是缺点也很明显，VOC高、且施工性存在易堵枪的风险；因为水溶性树脂都有一个溶胀点，当加水到溶胀点时反而会变得更稠，甚至不溶，所以易堵枪、堵塞管道；而且开稀后的涂料不易保管，易沉淀和变色。
而纯水性涂料与水任意比混合，不存在堵枪、堵管的问题；但光泽影响大，纯水色漆的光泽一般都不会超过85％，而且都使用一些价格较高的单体才能达到高光，使用这些单体，成本相对也会增加。另外，纯水涂料施工也存在易流挂、易缩孔等问题。
有鉴于此，亟需研发一款价格适中、光泽高、性能与施工性可与油性、水溶性钢桶外壁漆相媲美的产品。
发明内容
本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体及其制备方法。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体，该水性改性羟基丙烯酸分散体由下列按重量百分比计的原料组成：
进一步地，上述钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体中，所述亲水型环保溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇叔丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇甲醚醋醋酯中的至少两种溶剂的混合物。
进一步地，上述钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体中，所述有机硅功能单体为乙烯基甲氧基硅烷、乙烯基乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷中一种或两种单体。
进一步地，上述钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体中，所述含酰胺基单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺中的一种或两种单体。
进一步地，上述钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体中，所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、过氧化乙酸叔丁酯、过氧化-3，5，5三甲基己酸叔丁酯中一种或两种。
进一步地，上述钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体中，所述碱性中和剂为二甲基乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺、氨水、二乙醇胺中的一种。
本发明还提供了钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)按配比称取各组分，将环保型亲水溶剂、叔碳酸缩水甘油酯加入反应容器中，在120℃保温10min，再升温到130℃-140℃，开始滴加前段混合单体，1-2h滴完，并保温0.5-1h；
然后滴加中段混合单体，1-2h滴完，保温0.5-1h；
再滴加后段混合单体，0.5-1h滴完，保温1-1.5h；
2)反应完成后开始降温，降温到85-90℃时开始加入碱性中和剂，搅拌20-30min后开始加入去离子水，调整树脂固含为45-48％，25℃下粘度为500-2000mPa.s，得到水性改性羟基丙烯酸分散体。
进一步地，如上所述钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体的制备方法，所述前段混合单体由下列按重量份计的原料组成：
进一步地，如上所述钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体的制备方法，所述中段混合单体由下列按重量份计的原料组成：
进一步地，如上所述钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体的制备方法，所述后段混合单体由下列按重量份计的原料组成：
本发明的有益效果是：
1、本发明产品原材料价格低廉，合成工艺简单，无需在产品中引入一些非环保溶剂，也不需要使用真空泵把产品中的溶剂抽出。本发明产品在改良后在耐沸水及耐化学溶剂如醋酸乙酯、丙酮等表现特别优异。本发明产品自带假稠性，可以减少增稠剂及防流挂剂的添加。本发明产品储存性好，在50℃水浴锅中两个月没有分层和胶化等现象，满足客户对于钢桶外壁水性漆的性能及施工要求。
2、本发明在单体聚合过程中不需要额外添加分子量调节剂，直接通过调节引发剂达到控制聚合物的分子量。避免引入了一些分子量调节剂比较难闻的气味。上述单体分成前中后三阶段混合单体，前段包含功能性单体小分子环氧单体，有机硅功能单体，羟基单体及丙烯酸酯类单体，中段含羟基、羧基及丙烯酸酯等单体，后段包含羟基、羧基、酰胺基及丙烯酸酯类等单体。
3、本发明产品水性改性羟基丙烯酸分散体，通过丙烯酸酯单体共聚生成丙烯酸聚合物，通过在反应链中引入环氧基团及有机硅氧烷基团极大地提高了耐沸水及耐化学溶剂的性能。本发明产品水性改性羟基丙烯酸分散体属于三级分散体，前端是疏水结构，后端是亲水的结构，中间端既含亲水结构又含疏水结构，与前后端形成了良好的对接，对颜料具有很好的润湿性，与纯水色浆相容好。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体，该水性改性羟基丙烯酸分散体由下列按重量百分比计的原料组成：
其中，所述亲水型环保溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇叔丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇甲醚醋醋酯中的至少两种溶剂的混合物。
其中，所述有机硅功能单体为乙烯基甲氧基硅烷、乙烯基乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷中一种或两种单体。
其中，所述含酰胺基单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺中的一种或两种单体。
其中，所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、过氧化乙酸叔丁酯、过氧化-3，5，5三甲基己酸叔丁酯中一种或两种。
其中，所述碱性中和剂为二甲基乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺、氨水、二乙醇胺中的一种。
本发明还提供了钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体的制备方法，包括如下步骤：
1)按配比称取各组分，将环保型亲水溶剂、叔碳酸缩水甘油酯加入反应容器中，在120℃保温10min，再升温到130℃-140℃，开始滴加前段混合单体，1-2h滴完，并保温0.5-1h；
然后滴加中段混合单体，1-2h滴完，保温0.5-1h；
再滴加后段混合单体，0.5-1h滴完，保温1-1.5h；
2)反应完成后开始降温，降温到85-90℃时开始加入碱性中和剂，搅拌20-30min后开始加入去离子水，调整树脂固含为45-48％，25℃下粘度为500-2000mPa.s，得到水性改性羟基丙烯酸分散体。
其中，所述前段混合单体由下列按重量份计的原料组成：
其中，所述中段混合单体由下列按重量份计的原料组成：
其中，所述后段混合单体由下列按重量份计的原料组成：
本发明的相关具体实施例如下：
实施例1
将30重量份的丙二醇甲醚、30重量份的二丙二醇甲醚、20重量份的叔碳酸乙烯酯加入四口烧瓶中混合，并升温到120℃时保温10min，于继续升温到135℃下开始滴加前段混合单体(由30重量份的甲基丙烯酸甲酯、30重量份的丙烯酸异辛酯、20重量份甲基丙烯酸丁酯的40重量份的苯乙烯、30重量份的丙烯酸羟乙酯、6重量份的乙烯基乙氧基硅烷)，1-2h滴加完成，然后在140℃下保温0.5h，继续保温在135℃下开始滴加中段混合单体(由30重量份的甲基丙烯酸甲酯、20重量份的苯乙烯、10重量份的甲基丙烯酸丁酯、40重量份的丙烯酸丁酯、5重量份的甲基丙烯酸、35重量份的丙烯酸羟丙酯、2重量份的乙烯基甲氧基硅烷)，1.5h滴加完成，保温0.5h，开始滴加后段混合单体(由40重量份的甲基丙烯酸甲酯、15重量份的苯乙烯、20重量份的甲基丙烯酸丁酯、15重量份的丙烯酸丁酯、15重量份的丙烯酸异辛酯、8重量份的甲基丙烯酸、10重量份的丙烯酰胺、35重量份的甲基丙烯酸羟乙酯、2重量份的乙烯基甲氧基硅烷)，0.5h滴完，140℃下保温1h开始降温到90℃以下中和，加入碱性中和剂二甲基乙醇胺，在85℃的温度下搅拌25min，缓慢加入去离子水，调整粘度固含：45％，VIS：1000mpa.s(25℃)，得到改性水性羟基丙烯酸树脂分散体，透明度：好；粘度：假稠大。
实施例2
将40重量份的丙二醇甲醚、40重量份的二丙二醇甲醚、20重量份的叔碳酸乙烯酯加入四口烧瓶中混合，并升温到120℃时保温10min，于继续升温到140℃下开始滴加前段混合单体(由30重量份的甲基丙烯酸甲酯、30重量份的丙烯酸异辛酯、20重量份甲基丙烯酸丁酯的40重量份的苯乙烯、30重量份的丙烯酸羟乙酯、3重量份的乙烯基乙氧基硅烷)，2h滴加完成，然后在140℃下保温0.5h，继续保温在140℃下开始滴加中段混合单体(由30重量份的甲基丙烯酸甲酯、20重量份的苯乙烯、10重量份的甲基丙烯酸丁酯、40重量份的丙烯酸丁酯、5重量份的甲基丙烯酸、35重量份的丙烯酸羟丙酯、3重量份的乙烯基乙氧基硅烷)，2h滴加完成，保温0.5h，开始滴加后段混合单体(由40重量份的甲基丙烯酸甲酯、15重量份的苯乙烯、20重量份的甲基丙烯酸丁酯、15重量份的丙烯酸丁酯、15重量份的丙烯酸异辛酯、8重量份的甲基丙烯酸、10重量份的双丙酮丙烯酰胺、35重量份的甲基丙烯酸羟乙酯、3重量份的乙烯基乙氧基硅烷)，2h滴完，140℃下保温1h开始降温到90℃以下中和，加入碱性中和剂二甲基乙醇胺，在80-90℃的温度下搅拌20-30min，缓慢加入去离子水，调整粘度固含：48％，VIS：2000mpa.s(25℃)，得到改性水性羟基丙烯酸树脂分散体，透明度：很好；粘度：假稠很大。本实施例中改性水性羟基丙烯酸树脂分散体的透明度、粘度进一步得到提高。
实施例3
将得到的改性水性羟基丙烯酸分散体与湛新氨基树脂303-98(树脂/氨基重量比为5/1)混合均匀，加入纯水色浆、消泡剂、流平剂、润湿剂，静置脱泡，在烘烤后发生交联固化得到水性烤漆。
本发明产品与传统产品的区别主要有：
1)原材料价格低廉，合成工艺简单，无需在产品中引入一些非环保溶剂，也不需要使用真空泵把产品中的溶剂抽出；
2)本发明产品在改良后在耐沸水及耐化学溶剂如醋酸乙酯、丙酮等表现特别优异；
3)本发明产品自带假稠性，可以减少增稠剂及防流挂剂的添加。
4)本发明产品储存性好，在50℃水浴锅中两个月没有分层和胶化等现象；
该产品满足客户对于钢桶外壁水性漆的性能及施工要求：
性能要求(最好使用客户标准)：流平好、VOC≤100克/升，光泽≥85％，耐水煮≥8小时(95℃水)，耐乙酸乙酯≥200次(擦试)、硬度≥2H、正反冲50cm。
施工要求：施工性良好、不流挂，不串色，不堵塞管道，不堵枪；烘烤温度及烘烤时间：160℃-180℃/10-20min。
Claims (10)
1.一种钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体，其特征在于，该水性改性羟基丙烯酸分散体由下列按重量百分比计的原料组成：
余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体，其特征在于：所述亲水型环保溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇叔丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇甲醚醋醋酯中的至少两种溶剂的混合物。
3.根据权利要求1所述的钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体，其特征在于：所述有机硅功能单体为乙烯基甲氧基硅烷、乙烯基乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷中一种或两种单体。
4.根据权利要求1所述的钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体，其特征在于：所述含酰胺基单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺中的一种或两种单体。
5.根据权利要求1所述的钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体，其特征在于：所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、过氧化乙酸叔丁酯、过氧化-3，5，5三甲基己酸叔丁酯中一种或两种。
6.根据权利要求1所述的钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体，其特征在于：所述碱性中和剂为二甲基乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺、氨水、二乙醇胺中的一种。
7.制备如权利要求1-6任一项所述的钢桶烤漆用水性改性羟基丙烯酸分散体的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)按配比称取各组分，将环保型亲水溶剂、叔碳酸缩水甘油酯加入反应容器中，在120℃保温10min，再升温到130℃-140℃，开始滴加前段混合单体，1-2h滴完，并保温0.5-1h；
然后滴加中段混合单体，1-2h滴完，保温0.5-1h；
再滴加后段混合单体，0.5-1h滴完，保温1-1.5h；
2)反应完成后开始降温，降温到85-90℃时开始加入碱性中和剂，搅拌20-30min后开始加入去离子水，调整树脂固含为45-48％，25℃下粘度为500-2000mPa.s，得到水性改性羟基丙烯酸分散体。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述前段混合单体由下列按重量份计的原料组成：
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述中段混合单体由下列按重量份计的原料组成：
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述后段混合单体由下列按重量份计的原料组成：
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| RU2568440C1 (ru) * | 2014-10-21 | 2015-11-20 | Открытое акционерное общество "Казанский химический научно-исследовательский институт" | Водная стиролакриловая дисперсия и способ ее получения |
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