[发明专利]一种水性丙烯酸树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阳离子树脂的制备方法，尤其是一种阳离子丙烯酸酯树脂的制备方法。

背景技术

丙烯酸树脂具有漆膜色浅、水白透明、优异的耐候性、耐黄变性、耐磨性、防霉性、耐高温高湿性、耐化学品性、保光保色性等突出特点，在涂料工业中应用广泛。传统的丙烯酸树脂只溶于芳烃类、酯类及醇类有机溶剂中，而有机溶剂不但价格高，且具有挥发性，对环境造成污染。水性丙烯酸树脂因环保、节能，具有广阔的发展前景。 

中国专利CN101121770公开了一种通过内乳化制成树脂乳液的水性丙烯酸树脂的制备方法。该方法是在丙烯酸单体聚合过程中引入叔碳酸衍生物作为活性溶剂，制备含有亲水基团和叔碳基丙烯酸预聚物，再用胺中和侧链上的羧基成盐而分散于水中。该方法制得的产品贮存时间长，不含外添加的乳化剂，具有优良的成膜性、优异的耐水性、耐溶剂性、耐擦洗性。但此树脂在应用中要外加固化剂，施工步骤增加容易导致产品稳定性下降，同时使用不完的树脂无法完成长期存放，易造成浪费。

水性丙烯酸树脂另一种固化方法是单组份自交联，克服了以上缺陷。自交联树脂通过化学反应封闭住异氰酸酯基团（-NCO），使其分散于水中时不会与水发生副反应，经高温交联以提高涂膜的耐水性、耐溶剂性等。但普通封闭异氰酸酯亲水性差，被制作成电泳涂料以后，稳定性不够好，涂装时，因分离固化剂不能和丙烯酸树脂等量沉积在工件上，影响涂料的固化。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的在于，提供一种施工简便且固化完全性能优异的新型水性丙烯酸树脂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种水性丙烯酸树脂的制备方法，包括下列步骤：

（1）封闭型异氰酸酯的制备

称取111.0-333.0g异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和0.1～0.4g二月桂酸二丁基锡(DBTDL)放入带有搅拌器、回流冷凝管、温度计和滴液漏斗的四口烧瓶中，开动搅拌，预热至40 ±2℃，缓慢滴加与异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）等摩尔量的正丁醇，约0.5h左右滴加完。恒温40 ℃反应约2.5 h-3h后，测定-NCO基团含量，当-NCO基团含量为50%时，再缓慢滴加与异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）等摩尔量的丙烯酸羟丙酯（HPA）反应至70 ℃，并保温2 h，测-NCO基团含量到0时，降温至50 ℃出料。制得封闭型异氰酸酯；

（2）丙烯酸树脂的合成

称取25～40g甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DMAM）、25-40g丙烯酸丁酯（BA）、25-40g甲基丙烯酸甲酯（MMA）搅拌均匀，并加入0.3-0.8偶氮二异丁腈。在装有搅拌器、温度计、冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入40-60g第一步所制的封闭型异氰酸酯及20-30g乙二醇单丁醚，通氮气，开动搅拌，升温至75 ±1℃，开始缓慢滴加1/4至全部混合单体及1/3-3/4引发剂偶氮二异丁腈，注意控制滴加速度及反应瓶中温度，滴加完毕后，保温反应1 h，升温至80 ±1℃，缓慢滴加剩余单体，滴加时间2h～3h左右，将剩余引发剂用乙二醇单丁醚溶解完全，分几次缓慢滴加入反应瓶中，控制温度保持在80 ℃左右，保温反应1h，降温至50 ℃出料。即得到水性丙烯酸树脂。

树脂的指标

外观：浅黄绿色透明

固体含量：55%～80%

黏度：6000～8000 Pa·s

作为本发明的进一步措施，制备阳离子丙烯酸树脂涂膜，包括以下步骤：

将制得的水性丙烯酸树脂用醋酸中和至中和度25%～40%，并加入蒸馏水调整树脂的固含量到3%～20%，然后将工件在工作液温度25℃～35℃、电压10V～100V的条件下电泳5～100秒，冲洗干净后，在100℃～110℃温度下烘烤5min～10min，再在155℃～165℃的温度下烘烤10min～20min，制得膜厚为3μm～20μm的电泳涂膜。

涂膜主要性能指标如下：

涂膜厚度：3~20μm

60°光泽：75~95%

铅笔硬度：1H~3H

耐冲击强度：50 cm

柔韧性：1级

附着力（划格法）：1级

耐盐雾性（涂膜厚度20μm）：200小时，划痕蠕动≤1.5mm

耐候性（QUV人工老化实验机）：300小时，失光率≤10%