[发明专利]一种水性羟基丙烯酸乳液及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子涂料技术领域，尤其涉及一种水性羟基丙烯酸乳液及其制备方法。水性羟基丙烯酸乳液的制备方法，是以含有羟基的可聚合单体为主反应单体，以丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯为辅反应单体，以十二烷基二苯醚二磺酸钠为乳化剂，首先利用乳化剂对主反应单体和辅反应单体进行预乳化得到预乳化单体，然后将预乳化单体和引发剂混合制备得到水性羟基丙烯酸乳液。与阴离子和非离子乳化剂复配制备的水性羟基丙烯酸乳液的常规方法相比，本发明采用阴离子表面活性剂为乳化剂，阴离子表面活性剂能够较好的乳化反应单体，提高羟基含量的同时能够有效的降低凝胶率。

技术领域

本发明涉及高分子涂料技术领域，尤其涉及一种水性羟基丙烯酸乳液及其制备方法。

背景技术

由于传统的溶剂型双组份丙烯酸聚氨酯涂料含有较高挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOC)和有害的空气污染物，随着各国环保法规的日益健全和环保意识的增强，传统的溶剂型双组份丙烯酸聚氨酯涂料越来越受到严格的限制。水性涂料是以水为分散介质，具有不燃、无毒、环保等优点，成为涂料行业的发展趋势。水性双组份丙烯酸聚氨酯涂料具有较低的VOC，具有优异的保光保色性，不易变色失光，耐候性佳，同时具有较好的耐磨性、耐化学品性、成为各国研究的重点。

双组份水性丙烯酸聚氨酯涂料由含羟基树脂和多异氰酸酯预聚物两组分组成，涂装后羟基-OH和多异氰酸酯的-NCO在常温下交联固化，形成具有立体网状结构的交联涂膜。由于羟基树脂具有聚合物结构可调，乳液粒子具有可设计性，且还可赋予多种功能性，是双组份水性涂料性能的重要影响因素，并且还影响着固化剂在水相的分散稳定性、成膜过程中的扩散与交联以及涂膜的最终性能。

通过乳液聚合制备的水性羟基丙烯酸乳液具有较高的分子量和较高的玻璃化温度，在化学交联反应开始前就能够迅速完成物理干燥，并且在水相中进行，不需要额外的分散步骤，成本较低。发明专利申请公开号：CN107163179A，报道了通过乳液聚合制备的具有核壳结构水性羟基丙烯酸乳液，该专利通过两步法，采用两种不同的油溶性引发剂分别制备核聚合物乳液和壳聚合物乳液，但是在制备过程中油溶性引发剂与水不相容，容易导致反应初始瞬间凝胶率上升，乳液颗粒变大，对多异氰酸酯固化剂的分散性能差，活化期短。再如发明专利申请公开号：CN106977647A，报道的水性羟基丙烯酸乳液，在单体配方中加入了水溶性单体丙烯晴，该水溶性单体的加入容易引发水相成核，导致羟基功能基团不能够均匀的分布在分子主链上。此外，现有水性羟基丙烯酸乳液的制备方法，是采用阴离子和非离子乳化剂进行复配后，与pH缓冲剂碳酸氢钠一次性加入到反应釜中作为打底料，缓慢升高温度至80℃，再慢慢的滴加反应单体和引发剂的混合液。此工艺存在三个问题：(1)单体和引发剂一起混合滴加，若夏天车间温度高，容易引起引发剂产生自由基，引发单体自聚，发生放热反应，存在安全隐患；(2)阴离子和非离子乳化剂作为打底料加入到反应烧瓶中，单体在滴加过程中不能够及时对油性单体进行乳化，在反应过程中造成凝胶率上升，有结块现象；(3)由于自由基聚合为放热反应，单体和引发剂混合滴加会造成反应烧瓶温度出现较大波动，批次产品的稳定性下降。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种羟基含量高、凝胶率低的水性羟基丙烯酸乳液及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所设计的水性羟基丙烯酸乳液，以重量份数计，由以下组分制备而成：含有羟基的可聚合单体20～60份、苯乙烯0～10份、丙烯酸丁酯0～60份、甲基丙烯酸甲酯0～80份、丙烯酸0～10份、十二烷基二苯醚二磺酸钠2～20份、引发剂1～10份、pH缓冲液0～220份；所述含有羟基的可聚合单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。