[发明专利]一种快干型水性丙烯酸-聚氨酯-环氧酯三元防腐乳液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种快干型水性丙烯酸‑聚氨酯‑环氧酯三元防腐乳液，其原料包括以下质量份的各组分：水性丙烯酸改性环氧酯20‑90份，聚氨酯预聚体10‑80份，聚氨酯扩链剂0‑5份，中和胺0‑5份，水0‑50份。水性丙烯酸改性环氧酯在聚氨酯预聚体的相反转时可以部分充当乳化剂的功能，能在确保乳液稳定的情况下降低体系酸值，从而增加最终乳液产品的耐水性，进而保证防腐性能；在聚氨酯进行水性化后，进行多元胺或者水扩链，分子量大，明显提高了乳液产品的干燥速度，满足了室温快干的应用需求。本发明还公开了该快干型水性丙烯酸‑聚氨酯‑环氧酯三元防腐乳液的制备方法，操作简单，反应过程容易控制，制备成本低廉。

技术领域

本发明属于水性涂料技术领域，尤其涉及一种快干型水性丙烯酸-聚氨酯-环氧酯三元防腐乳液及其制备方法。

背景技术

传统的溶剂型涂料需要使用大量的有机溶剂，这不仅造成了有机溶剂的大量消耗，同时对环境造成了严重的污染，为了节约资源和保护环境，世界各国都把目光投向了无污染或低污染的水性涂料。

水性环氧酯防锈涂料由于其优异的防锈性能在金属防腐领域有着广泛的应用，尤其是在广大的车桥市场，成为替代溶剂型醇酸树脂的优选方案，其具有一定的自干性，比醇酸树脂具有更高的耐水解性和更优异的防锈性能。

水性环氧酯树脂作为防腐涂料主要应用在车桥等户外施工的打工件，涂装过程中不烘烤，相比溶剂型涂料，水性涂料由于水的挥发潜热较高，挥发速度较慢，在户外施工时很多场合因为干燥速度无法满足客户需求而限制了使用范围。

水性环氧酯的干性受到树脂的分子量、玻璃化温度、油的类型、油度、溶剂的种类等多种因素影响。这些影响因素与溶剂型醇酸树脂、环氧酯树脂相同，树脂的分子量越大、玻璃化温度越高、溶剂沸点低的树脂干性快一些，另外，采用干性油比半干性油快干，碘值高有共轭双键的干性也较快。除了这些因素，在水性体系中水性环氧酯由于采用水做开稀溶剂，而水的比热比较大，水的挥发速度相比一般亲水溶剂也较慢，特别是遇到温度低、高湿度的天气，水的挥发速度更慢。

水性环氧酯的实干是分子结构不饱和油中的双键与空气中的氧气进行反应交联成膜，氧气在树脂的固化中扮演着重要的角色，在水性漆中由于分散介质主要是水，而氧气在水中的溶解度明显小于在溶剂的溶解度，即树脂周围环境的氧浓度较低，这也是水性漆比溶剂型涂料干燥慢的因素。气干过程如果添加催干剂，不饱和油上的双键与氧气的反应速度才能更快进行。目前所采用的催干剂一般都是钴、锆、钙等金属的异辛酸盐或者环烷酸盐等，这些盐在溶剂体系中能够稳定存在，而在水性体系中，催干剂在水中会形成金属离子，容易受到其他酸的攻击而失活，也导致了水性体系中，水性醇酸干燥比较慢。总之，在水性体系中由于诸多不利因素的影响，使得水性醇酸或者水性环氧酯的干燥速度明显小于溶剂型的，特别是实干性能。

目前水性环氧酯的合成方法大体上有两种：1)不饱和脂肪酸开环环氧树脂后，滴加丙烯酸酯类单体进行自由基聚合，利用丙烯酸树脂的羧基水性化形成核壳结构的水分散体，例如日本专利(专利号：05306377)中采用的方法；2)分别合成脂肪酸开环的环氧酯和高酸值的丙烯酸树脂，然后用高酸值的丙烯酸树脂对环氧酯进行开环，然后中和水性化，如中国专利(专利号：200610037496.5)中采用的方法。两种方法所得树脂的结构类似，在作为基体树脂制备防腐涂料时，干燥速度难以满足很多场合的应用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种快干型水性丙烯酸-聚氨酯-环氧酯三元防腐乳液及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种快干型水性丙烯酸-聚氨酯-环氧酯三元防腐乳液，其原料包括以下质量份的各组分：水性丙烯酸改性环氧酯20-90份，聚氨酯预聚体10-80份，聚氨酯扩链剂0-5份，中和胺0-5份，水0-50份。