[发明专利]有机硅/羟基磷酸酯复合改性水乳型丙烯酸树脂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成的有机硅/羟基磷酸酯复合改性水乳型丙烯酸树脂及其制备方法和 应用，特别适合制备水性金属烤漆，具有优良的耐腐蚀能力。

背景技术

近年来，随着世界各国环保法规对涂料中挥发性有机化合物(VOC)含量限制日趋严格， 涂料工业朝着低污染、节能型的方向发展。水性涂料以水为分散介质、无毒、不易燃，既有 利于环保，又能降低生产成本。目前国内金属烤漆用羟基丙烯酸树脂大多数为水分散型丙烯 酸树脂，通过亲水性溶剂溶液聚合而成，使用时加入有机胺中和剂、助溶剂，在强力搅拌下 加水分散。虽然使用了部分水作为分散介质，但是在聚合过程中，一般引入20％～30％的亲 水性溶剂，同时，在调漆过程中也要加入一定量的助溶剂，因此，不能从根本上做到零VOC 排放。随着磷酸酯功能单体的研发，通过反应性双键共聚到树脂链上，磷羟基与金属表面的 多价金属离子以共价键的形成把聚合物连接到金属基材上，提高乳胶漆与金属表面的附着力； 同时，在基材表面形成致密的磷酸盐保护膜，使金属表面发生钝化，具有良好的防锈效果， 为水乳型羟基丙烯酸树脂取代水分散型羟基丙烯酸树脂成为可能，有利于进一步实现零VOC 排放；另外，漆膜的防腐蚀性能与漆膜的交联度有密切关系，一般的热塑型丙烯酸树脂其分 子主链为线型结构，或分子间仅存在氢键作用，漆膜的防腐蚀性能差，在分子链上引入可水 解缩合的硅氧硅，可以提高漆膜的交联密度，增加漆膜的耐腐蚀性能。本发明应用合成的羟 基磷酸酯功能单体、有机硅氧烷复合改性水乳型丙烯酸树脂，通过反应性双键把磷酸酯基团、 有机硅基团共聚到树脂分子链上，不仅有利于提高了漆膜与基材间的相互作用，而且可以提 供与氨基树脂交联固化的醇羟基和可水解缩合的有机硅氧烷，有利于形成空间网状的三维结 构，提高漆膜的交联密度。应用该水乳型丙烯酸树脂制备的金属烤漆其耐腐蚀性能优于现有 的水分散型丙烯酸树脂。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机硅/羟基磷酸酯复合改性水乳型丙烯酸树脂及其制备方法和 应用。

实现本发明目的的技术方案是：

本发明提供的一种有机硅/羟基磷酸酯复合改性水乳型丙烯酸树脂，在丙烯酸树脂中引入 磷酸酯基团、羟基基团、硅氧烷基团，树脂固体的重量百分含量为45％～55％，余量为去离 子水；

按树脂固体总重量计构成丙烯酸树脂的各组分及其用量如下：

丙烯酸酯单体          35％～60％

乙烯基类单体          30％～40％

有机硅单体            3％～10％

羟基磷酸酯单体        5％～10％

复合乳化剂            1.5％～4％

pH值调节剂            0.5％～1％

引发剂为丙烯酸酯单体重量的0.5％～1.5％，

中和剂为丙烯酸酯单体重量的0.5％～1％。

所述丙烯酸酯类单体，烷基碳原子数为C1～C15，所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲 酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸 异辛酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛 酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或一种以上混合物。

所述乙烯基类单体为苯乙烯、丙烯腈、叔碳酸乙烯酯、α-甲基苯乙烯、2-氯代苯乙烯中 的一种或一种以上混合物。

所述有机硅单体为γ-氨丙基三甲基或乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧或乙氧、异丙氧基硅烷、 乙烯基甲氧基二乙氧或二异丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧或异丙氧基硅烷、异 氰酸酯硅烷、γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷中的一种或一种以上混合物。

所述羟基磷酸酯单体是具有如下结构的单酯与双酯的混合物：

其中，n为1～10；R为H或烷基，它们的分子量为：300～600。

所述引发剂可为热引发剂，如过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、异丙苯过氧化氢；还可 为氧化还原引发剂，如过氧化氢-氯化亚铁、过硫酸钾-氯化亚铁、过硫酸钾-亚硫酸氢钠、或 异丙苯过氧化氢-氯化亚铁，其中优选过硫酸铵。