專利名稱：三烯丙基異氰脲酸酯改性水性羥基丙烯酸樹脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域中的有機(jī)合成和涂料行業(yè)，具體地說，涉及一種適用于制備水性涂料的三烯丙基異氰酸酯改性水性羥基丙烯酸樹脂及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們生活水平的日益提高，綠色環(huán)保越來越受到人們的重視，成為當(dāng)今各行各業(yè)的發(fā)展趨勢，國家也出臺(tái)了許多政策法規(guī)對有毒有害物質(zhì)的排放加以嚴(yán)格控制，涂料行業(yè)也不例外，其結(jié)果是，涂料市場上對水性涂料的需求逐漸增加。水性丙烯酸樹脂涂料的研制和應(yīng)用始于20世紀(jì)50年代，到70年代初得到了迅速發(fā)展。發(fā)展水性丙烯酸酯涂料能在保證丙烯酸涂料的各種特有性能的條件下，將大部分有機(jī)揮發(fā)溶劑代之以水，減少揮發(fā)性溶劑的使用，從而達(dá)到大幅度降低大氣污染的目的。親水性溶劑與水的混合物其閃點(diǎn)比溶劑本身的閃點(diǎn)要高很多，溶劑與水的混合物一般在達(dá)到閃點(diǎn)時(shí)不繼續(xù)延燃而很快自熄，從而提高了安全性。因而與傳統(tǒng)的溶劑型涂料相比，水性涂料具有使用安全，價(jià)格低，節(jié)省資源和能源，減少環(huán)境污染和公害等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前涂料工業(yè)的主要發(fā)展方向。 水性丙烯酸樹脂具有優(yōu)良的耐候性、耐酸堿性、耐玷污性等性能，已成為一種重要的涂料品種。近年來水性丙烯酸樹脂的開發(fā)、應(yīng)用日益引起人們的重視，在工業(yè)涂料、民用涂料領(lǐng)域的應(yīng)用正在不斷拓展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明不僅旨在解決一般的水性羥基丙烯酸樹脂耐水性較差的問題，還進(jìn)一步克服了在酸值相同時(shí)，用一步法滴加丙烯酸單體制備的樹脂所存在的貯存穩(wěn)定性差的不足之處。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，它是一種三烯丙基異氰脲酸酯改性的水性羥基丙烯酸樹脂，它的原料組分包括丙烯酸類單體、苯乙烯類單體、烯丙基單體、活性溶劑、引發(fā)劑、助溶劑和中和劑，其特征是，所述的丙烯酸類單體是丙烯酸單體和丙烯酸衍生物單體的混合物； 所述的烯丙基單體是三烯丙基異氰脲酸酯；所述的活性溶劑為叔碳酸衍生物活性溶劑；所述的引發(fā)劑是過氧化物類引發(fā)劑；所述的助溶劑是醇醚類溶劑和汽油溶劑的混合物；所述的中和劑是胺類中和劑，以質(zhì)量份計(jì)，各原料組分的配比如下原料組分質(zhì)量份
丙烯酸單體20 ‘ 70
苯乙烯類單體15 ‘ 35
烯丙基單體1 ‘3 ；
活性溶劑10 ‘ 50
引發(fā)劑1 ‘5 ；
助溶劑10 ‘ 30
中和劑1 10。這里所述的丙烯酸類單體是丙烯酸單體和丙烯酸衍生物單體的混合物，丙烯酸單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種或兩種；丙烯酸衍生物單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥乙酯和甲基丙烯酸羥丙酯中的一種或幾種的混合物。也就是說，在丙烯酸類原料中除了選擇聚合活性較高的丙烯酸類單體外，還包括了含羥基的丙烯酸衍生物，這樣可以使得到的羥基丙烯酸分散體有較好的親水性及穩(wěn)定性。本發(fā)明在合成的原料中還選用了苯乙烯類單體，這是由于苯乙烯類單體在樹脂涂料成膜后具有優(yōu)異的干性、硬度、光澤、豐滿度、化學(xué)抗性及耐水性。適用的苯乙烯類單體選自間-甲基苯乙烯、對-甲基苯乙烯、苯乙烯中的一種或它們的混合物。本發(fā)明中選用的活性溶劑為叔碳酸衍生物，可以選自叔碳酸縮水甘油酯、叔碳酸乙烯酯中的一種或它們的混合物。其中尤以叔碳酸縮水甘油酯為佳。叔碳酸基團(tuán)的作用是提供低粘度和良好的顏料潤濕性、與非極性溶劑的混容性、良好的耐UV性、優(yōu)異的耐化學(xué)性、高度憎水性及交聯(lián)空間位阻保護(hù)；而羥基基團(tuán)能提供交聯(lián)、層間附著以及與極性涂料的混容性。在本發(fā)明樹脂中引入叔碳酸縮水甘油酯(殼牌公司，Cardura E-IOp)可提供一些優(yōu)異的性能，如高的溶劑混溶性和低粘度，同時(shí)提高耐酸性和室外耐侯性。按照本發(fā)明，樹脂聚合過程的引發(fā)采用的是過氧化物引發(fā)劑，適用的過氧化物選自過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二叔戊基中的一種或它們的混合物。對于本反應(yīng)體系，選用是高溫引發(fā)劑過氧化苯甲酸叔丁酯尤為適宜。本合成反應(yīng)中使用的助溶劑為醇醚類溶劑和汽油溶劑的混合物，醇醚類溶劑可選自乙二醇丁醚、丙二醇丁醚中的一種或它們的混合物，汽油溶劑可選自S-100、S-200中的一種或它們的混合物。一個(gè)較佳的方案是選用將乙二醇丁醚和S-100溶劑復(fù)配，當(dāng)兩種溶劑配比為1 1，且占總固體質(zhì)量的15 18%時(shí)為最佳，這時(shí)合成得到的樹脂粘度適中，乳化以后樹脂的穩(wěn)定性好。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，一個(gè)重要特征在于本發(fā)明在丙烯酸單體聚合過程中引入了烯丙基單體，其中尤以三烯丙基異氰脲酸酯(Triallyl isocyanurate，簡稱TAIC)為
佳。其結(jié)構(gòu)如下
權(quán)利要求
1. 一種三烯丙基異氰脲酸酯改性的水性羥基丙烯酸樹脂，它的原料組分包括丙烯酸類單體、苯乙烯類單體、烯丙基單體、活性溶劑、引發(fā)劑、助溶劑和中和劑，其特征是，所述的丙烯酸類單體是丙烯酸單體和丙烯酸衍生物單體的混合物；所述的烯丙基單體是三烯丙基異氰脲酸酯；所述的活性溶劑為叔碳酸衍生物活性溶劑；所述的引發(fā)劑是過氧化物類引發(fā)劑；所述的助溶劑是醇醚類溶劑和汽油溶劑的混合物；所述的中和劑是胺類中和劑，以質(zhì)量份計(jì)，各原料組分的配比如下原料組分質(zhì)量份丙烯酸類單體20 ‘ 70苯乙烯類單體15 ‘ 35烯丙基單體1 ‘3 ；活性溶劑10 ‘ 50引發(fā)劑1 ‘5 ；助溶劑10 ‘ 30中和劑1 ^ 10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性羥基丙烯酸樹脂，其特征是，所述的丙烯酸類單體是丙烯酸單體和丙烯酸衍生物單體的混合物，丙烯酸單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種或兩種；丙烯酸衍生物單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、 甲基丙烯酸羥乙酯和甲基丙烯酸羥丙酯中的一種或幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性羥基丙烯酸樹脂，其特征是，所述的苯乙烯類單體選自間-甲基苯乙烯、對-甲基苯乙烯和苯乙烯中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性羥基丙烯酸樹脂，其特征是，所述的叔碳酸衍生物活性溶劑為選自叔碳酸縮水甘油酯、叔碳酸乙烯酯中的一種或兩種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性羥基丙烯酸樹脂，其特征是，所述的過氧化物引發(fā)劑為選自過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二叔戊基中的一種或兩種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性羥基丙烯酸樹脂，其特征是，所述的醇醚類溶劑為選自乙二醇丁醚、丙二醇丁醚中的一種或它們的混合物，汽油溶劑為選自S-100、S-200中的一種或幾種的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水性羥基丙烯酸樹脂，其特征是，所述的醇醚類溶劑和汽油溶劑的混合物是乙二醇丁醚和S-100的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性羥基丙烯酸樹脂，其特征是，所述的胺類中和劑為選自二甲基乙醇胺、三乙醇胺和氨水中的一種或幾種的混合物。
9.一種按照權(quán)利要求1所述的水性羥基丙烯酸樹脂的制備方法，其特征是，在合成樹脂時(shí)將丙烯酸分成兩步滴加，具體步驟包括(1)在裝有攪拌槳、溫度計(jì)和冷凝器的反應(yīng)釜中加入助溶劑和活性溶劑，通氮?dú)猓瑪嚢枭郎刂?50 155°C ；(2)在此溫度下滴加第一批混合單體，包括部分丙烯酸單體和全部丙烯酸衍生物單體、 苯乙烯類單體、烯丙基單體和部分引發(fā)劑，其中，丙烯酸單體占其總量的80 90質(zhì)量％，引發(fā)劑占其總量的77 84質(zhì)量％，滴加時(shí)間為4 釙，保溫0. 3 0. 6h并降溫至145°C左右，補(bǔ)加第二批單體，包括剩余的丙烯酸單體和部分引發(fā)劑，其中，丙烯酸單體占其總量的10 20質(zhì)量％，引發(fā)劑占其總量的5 8質(zhì)量％，滴加時(shí)間為10 15min，然后迅速加入剩余的引發(fā)劑，為總的引發(fā)劑量的11 16質(zhì)量％，保溫1. 5 2. 5h，制得預(yù)聚物；(3)將上述預(yù)聚物降溫至70 75°C，分三批緩慢地加入中和劑，第一批為總量的20 30質(zhì)量％，第二批為總量的30 40質(zhì)量％，第三批為總量的30 40質(zhì)量％，攪拌中和 20 40min后，緩慢滴加去離子水乳化，滴加時(shí)間約為1. 5 2. 5h，然后充分?jǐn)嚢?. 5 1. 5h出料。
全文摘要
一種三烯丙基異氰脲酸酯改性的水性羥基丙烯酸樹脂及其制備方法，其特征在于在聚合的單體組成中，引入了一種具有特殊結(jié)構(gòu)的烯丙基單體，同時(shí)要求采用兩步法滴加丙烯酸單體。采用本方法制備的水性羥基丙烯酸樹脂，與脂肪族聚異氰酸酯混合制備水性雙組分清漆和面漆，具有優(yōu)異的耐水性、耐候性、耐玷污性，廣泛用于汽車修補(bǔ)、大型運(yùn)輸工具涂飾和工業(yè)涂裝。
文檔編號(hào)C08F220/06GK102219873SQ201010150938
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者匡文君, 陳菲斐 申請人:上海涂料有限公司技術(shù)中心