[发明专利]一种醇溶性聚丙烯酸酯树脂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种醇溶性聚丙烯酸酯树脂及其制备方法与应用，该树脂可以作为环境友好型涂料或者环境友好型油墨的主要组成树脂。

背景技术

传统溶剂型涂料的挥发性有机化合物(VOC)的排放对地球的生态环境有很大破坏作用，同时人体健康也受到极大的威胁。因此，发展绿色化环境友好涂料成为当今涂料工业发展的一个重要方向。目前市面上存在有水性涂料、粉末涂料、紫外光固化涂料、高固体份涂料等新型环境友好型涂料产品。水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物，以聚乙烯醇及其各种改性物为代表，除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子水性树脂等。

一些传统使用溶剂性涂料的领域目前还不能大面积由水性涂料来取代，如木器涂料。水性涂料的企业生产量不大，市场份额比较小，很多企业仅将其作为技术贮备。水性涂料被广范围推广应用受阻的主要障碍，从技术方面讲主要有：(1)水的蒸发潜热高，成膜干燥时间较长，尤其是在低温高湿环境下；(2)含酯键的树脂容易水解，以致涂料的贮存稳定性较差；(3)涂膜中残留的亲水性基团会降低涂膜的耐水性和防腐蚀性能；(4)水的表面张力较大，对基材的附着力较差，且容易引起涂膜的缺陷如起泡、针孔等；(5)对颜填料的润湿和分散性较差，易产生浮色和分层等现象。

醇溶性涂料是近年来倍受关注的环保型涂料，有醇溶性聚丙烯酸酯涂料、醇溶性聚氨酯涂料、醇溶性环氧涂料等种类。能否制备出与醇类溶剂有良好键合力的聚丙烯酸酯树脂是制备醇溶性聚丙烯酸酯涂料的关键。醇溶性树脂是醇溶性涂料的主要成膜组分，其是通过在聚合物树脂中引入足够的极性基团或醇溶性链段而获得醇溶性能的。醇溶性聚丙烯酸酯树脂在制备和应用过程中采用“绿色溶剂”，如甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、异丙醇、己醇等醇类物质作为主要挥发性溶剂，并且部分添加环保助溶剂。醇溶性聚丙烯酸酯涂料在成膜过程中大大减少了对环境的污染，并且涂料施工和固化工艺简单，流平性和耐水性较好，在各种底材上附着力良好，克服了水性涂料施工困难和耐水性能差的缺点。

公开号为CN 101230125的中国发明专利申请公布了一种易溶于水的醇溶性聚氨酯及其制备方法。在制备该树脂过程中加入了1～20％亲水性扩链剂，使得该树脂能溶于水，可用在木材、软包装和复合层压等领域。但是该树脂具有亲水性，导致其耐水性差，限制了其在玻璃、塑料、铝卷材等表面的装饰和功能防护的应用。

公开号为CN 1353128的中国发明专利公布了一种醇溶性油墨用聚酰胺树脂的制备方法。该树脂的制备方法是在二聚酸和乙二胺制备醇溶性聚酰胺树脂反应体系中，加入改性剂间苯二甲酸磺酸盐。但是醇溶性聚酰胺树脂机械性能差，限制了其应用的场合，一般只作为油墨用树脂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型环境友好型醇溶性聚丙烯酸酯树脂，该醇溶性聚丙烯酸酯树脂具有优良的醇溶性、机械性能、底材附着力和耐水性能。

本发明原理：乙醇是重要的有机溶剂，由于其快干无毒、而且制备工艺成熟、便宜，被称为涂料的“绿色溶剂”，近年来逐渐成为涂料中醇类溶剂的主要组分。乙醇沸点为78.32℃，折射率为1.3614，表面张力(20℃)为22.27×10^-3N/m，比热容(20℃)为2.42kJ/(kg*K)，溶解度参数δ为12.7。由于乙醇挥发速率快，单一采用乙醇作为醇溶性聚丙烯酸酯树脂溶剂会导致树脂涂膜在成膜过程发生起皱，发白，缩孔等涂膜缺陷现象。因此，采用乙醇与其他慢挥发溶剂，如丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇或1，4-丁二醇按一定比例进行混合，可以配成挥发速率适中，从而避免涂膜缺陷现象发生。并且在醇类混合溶剂中添加一定比例助溶剂，有助于增强醇类混合溶剂与聚丙烯酸酯树脂中极性官能团的键合力，提高醇溶性聚丙烯酸酯树脂的存储稳定性能。

丙烯酸酯树脂是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的均聚物和与其它烯类单体的共聚物。丙烯酸酯树脂的迅速发展是因为它具有优良的综合性能，如它的耐久性、透明性、稳定性，也在于它可以经过配方的调节能得到不同硬度、柔韧度和其它要求的性质。合成醇溶性聚丙烯酸酯树脂过程中，由于醇类溶剂具有较高的链转移常数，降低了聚合物的聚合度，导致醇溶性聚丙烯酸酯树脂得不到理想的分子量。因此，在合成醇溶性聚丙烯酸酯树脂过程中，可以适当降低聚合温度，适当减少引发剂用量，适当增加混合单体的滴加速率，适当采用半连续滴加法，以获得具有理想分子量的醇溶性聚丙烯酸酯树脂聚合物。