一种水性树脂及其制备方法和水性涂料技术

本发明专利技术提供了一种水性树脂的制备方法，包括以下步骤：将含有自交联基团，数均分子量为1000～10000，羧基含量为25mgKOH/g以上的自交联丙烯酸树脂与中和剂和水混合，得到水性丙烯酸树脂；然后与引发剂、非亲水性不饱和单体混合，聚合反应得到核壳结构水性丙烯酸树脂；再与中和剂混合，然后与交联剂混合，得到水性树脂。本发明专利技术先制备一定分子量的水性树脂作为乳化剂，无需额外加入低分子量乳化剂，避免了施工时导致泡沫以及乳化剂迁移导致涂膜的附着力下降；由于水性树脂中树脂壳层为低分子量的水溶性丙烯酸树脂，分子具有良好的运动能力，对木材的渗透性好，涂膜丰满度高；对颜料的分散性和包裹性好，提高水性树脂的涂膜光泽度。

【技术实现步骤摘要】
一种水性树脂及其制备方法和水性涂料
本专利技术涉及水性树脂制备
，尤其涉及一种水性树脂及其制备方法和水性涂料。
技术介绍
中国涂料的总产量已跻身世界前列，并在品种、质量、技术装备水平方面有了长足的进步。但是随着人们环保意识的不断增强，涂料工业面临着前所未有的挑战，涂料的水性化研究越来越被重视。目前，应用于建筑涂料、玻璃涂料、木器涂料、塑料涂料及水性油墨等领域的水性树脂主要包括以下几种：水性聚氨酯树脂、水性聚酯树脂、水性环氧树脂和水性丙烯酸树脂；从包装类型来分还可以分为单组份和双组份型。其中，水性环氧树脂存在硬度低，耐水性差等问题，并且由于结构中含有苯环，涂膜易黄变；水性聚酯树脂的性能难以调节，硬度和耐水性等性能差；水性聚氨酯虽然综合性能好，性能可调，但需要添加固化剂；常规的水性丙烯酸树脂一种是通过乳液聚合法得到的，由于反应体系中有大量的乳化剂，施工时会产生泡沫，同时小分子的乳化剂迁移导致涂膜的附着力下降；为获得较硬涂膜需要加入大量的成膜助剂，VOC高；且由于树脂的分子量高，存在涂膜光泽度低、对木材的渗透性差，对颜料的分散性和包裹性差等问题；常规的水性丙烯酸树脂另外一种是通过溶液聚合法制备，该制备过程引入大量的羧基，中和成盐后加水稀释得到，该方法得到的树脂含有大量的有机溶剂，不安全环保，需要加入固化剂，成本高(加NCO固化剂)或者需要高温烘烤(加氨基树脂固化剂)，限制了它的应用。针对上述水性树脂的缺点，中国专利CN1995245A公开了一种具有高硬度、耐水性好、附着性好、稳定性好的室温自交联胶乳互穿网络聚合物树脂，该树脂在室温下自交联固化，无需添加固化剂。但是，该树脂同样采用乳液聚合法制备，在制备过程中添加大量的乳化剂，为避免施工时导致泡沫，以及乳化剂迁移导致涂膜的附着力下降需要添加消泡剂；且由于树脂的分子量高(约几十万)，存在对木材的渗透性差，对颜料的分散性和包裹性差等问题，需要添加润湿剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水性树脂及其制备方法和水性涂料。本专利技术提供的制备方法制备过程无需添加乳化剂，制备得到的水性树脂壳层分子量小，用于水性涂料时无需添加消泡剂和润湿剂，对木材的渗透性好。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种水性树脂的制备方法，包括以下步骤：(1)提供自交联丙烯酸树脂，所述自交联丙烯酸树脂中含有自交联基团，所述自交联丙烯酸树脂的数均分子量为1000～10000，羧基含量为25mgKOH/g以上；(2)将所述步骤(1)中的自交联丙烯酸树脂与中和剂和水混合，得到水性丙烯酸树脂；(3)将所述步骤(2)得到的水性丙烯酸树脂与引发剂、非亲水性不饱和单体混合，聚合反应得到核壳结构水性丙烯酸树脂；所述非亲水性不饱和单体包括不含羧基和氨基的丙烯酸单体和/或苯乙烯；所述核壳结构的壳层为步骤(1)所述自交联丙烯酸树脂，所述核壳结构的核层为非亲水性丙烯酸树脂；(4)将所述步骤(3)得到的核壳结构水性丙烯酸树脂与中和剂混合，得到碱性水性丙烯酸树脂，然后与交联剂混合，得到水性树脂。优选的，所述步骤(1)中自交联基团包括酮羰基、乙酰乙酸基团或羧基。优选的，所述步骤(2)中非亲水性不饱和单体的质量和与水性丙烯酸树脂的质量比为(1:9)～(9:1)。优选的，所述步骤(2)中引发剂的质量为非亲水性不饱和单体的质量的0.1～5％。优选的，所述步骤(2)中聚合反应的温度为30～90℃。优选的，所述步骤(3)中碱性水性丙烯酸树脂的pH值大于7且不高于10。优选的，所述步骤(4)中的交联剂包括己二酸二酰肼、多元胺、氮丙啶或氧化锌。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的水性树脂，所述水性树脂中的树脂为核壳结构丙烯酸树脂，所述核壳结构的壳层为含有自交联基团的亲水性丙烯酸树脂，所述亲水性丙烯酸树脂的数均分子量为1000～10000，羧基含量为25mgKOH/g以上，所述核壳结构的核层为非亲水性丙烯酸树脂。优选的，所述核层与壳层的玻璃化转变温度之差大于等于30℃。本专利技术还提供了一种水性涂料，包括上述技术方案所述的水性树脂。本专利技术提供了一种水性树脂的制备方法，包括以下步骤：将含有自交联基团，数均分子量为1000～10000，羧基含量为25mgKOH/g以上的自交联丙烯酸树脂与中和剂和水混合，得到水性丙烯酸树脂；然后与引发剂、非亲水性不饱和单体混合，聚合反应得到核壳结构水性丙烯酸树脂；所述非亲水性不饱和单体包括不含羧基和氨基的丙烯酸单体和/或苯乙烯；所述核壳结构的壳层为所述自交联丙烯酸树脂，所述核壳结构的核层为非亲水性丙烯酸树脂；再与中和剂混合，然后与交联剂混合，得到水性树脂。本专利技术以低分子量的自交联丙烯酸树脂为大分子乳化剂制备了水性树脂，无需再加入低分子量乳化剂，避免了常规乳液在施工时容易产生泡沫，以及乳化剂迁移导致涂膜的附着力下降；且由于水性树脂中树脂壳层为低分子量的水溶性丙烯酸树脂，其分子具有良好的运动能力，对木材的渗透性好，使得涂膜丰满度高；对颜料的分散性和包裹性好，能够提高水性树脂的涂膜光泽度。实验结果表明，本专利技术提供的制备方法制备的水性树脂涂膜附着力可以达到0级；对比常规乳液树脂，该专利技术的水性树脂对木材具有优异的渗透性，并对颜料的具有良好的分散性和包裹性。由于制备过程中没有添加乳化剂，本专利技术提供的水性树脂作为水性涂料的组分使用时，避免了施工时导致泡沫，无需添加消泡剂；且由于水性树脂中树脂壳层为低分子量的水溶性丙烯酸树脂，对颜料的分散性和包裹性好，无需添加润湿剂。并且，本专利技术提供的制备方法还能够提高水性树脂的涂膜光泽度，一般的乳液加入颜填料后光泽度小于80°，本方法制备的水性树脂加入同样的颜填料后光泽度可以大于90°。具体实施方式本专利技术提供了一种水性树脂的制备方法，包括以下步骤：(1)提供自交联丙烯酸树脂，所述自交联丙烯酸树脂中含有自交联基团，所述自交联丙烯酸树脂的数均分子量为1000～10000，羧基含量为25mgKOH/g以上；(2)将所述步骤(1)中的自交联丙烯酸树脂与中和剂和水混合，得到水性丙烯酸树脂；(3)将所述步骤(2)得到的水性丙烯酸树脂与引发剂、非亲水性不饱和单体混合，聚合反应得到核壳结构水性丙烯酸树脂；所述非亲水性不饱和单体包括不含羧基和氨基的丙烯酸单体和/或苯乙烯；所述核壳结构的壳层为步骤(1)所述自交联丙烯酸树脂，所述核壳结构的核层为非亲水性丙烯酸树脂；(4)将所述步骤(3)得到的核壳结构水性丙烯酸树脂与中和剂混合，得到碱性水性丙烯酸树脂，然后与交联剂混合，得到水性树脂。本专利技术提供自交联丙烯酸树脂，所述自交联丙烯酸树脂中含有自交联基团，所述自交联丙烯酸树脂的数均分子量为1000～10000，羧基含量为25mgKOH/g以上。在本专利技术中，所述自交联基团优选包括酮羰基、乙酰乙酸基团或羧基。在本专利技术中，所述自交联基团能够提高耐水性，并且在室温下与交联剂交联聚合，形成网状交联分子，实现常温固化，有效提高涂膜的耐水性能。在本专利技术中，所述自交联丙烯选树脂中羧基含量优选为50～400mgKOH/g，更优选为60～300mgKOH/g，最优选为65～250mgKOH/g。在本专利技术中，所述羧基为亲水基团，在后续聚合反应中能够使所属丙烯酸树脂成为壳层；并且在涂料成膜过程中起催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性树脂的制备方法，包括以下步骤：(1)提供自交联丙烯酸树脂，所述自交联丙烯酸树脂中含有自交联基团，所述自交联丙烯酸树脂的数均分子量为1000～10000，羧基含量为25mgKOH/g以上；(2)将所述步骤(1)中的自交联丙烯酸树脂与中和剂和水混合，得到水性丙烯酸树脂；(3)将所述步骤(2)得到的水性丙烯酸树脂与引发剂、非亲水性不饱和单体混合，聚合反应得到核壳结构水性丙烯酸树脂；所述非亲水性不饱和单体包括不含羧基和氨基的丙烯酸单体和/或苯乙烯；所述核壳结构的壳层为步骤(1)所述自交联丙烯酸树脂，所述核壳结构的核层为非亲水性丙烯酸树脂；(4)将所述步骤(3)得到的核壳结构水性丙烯酸树脂与中和剂混合，得到碱性水性丙烯酸树脂，然后与交联剂混合，得到水性树脂。

【技术特征摘要】
1.一种水性树脂的制备方法，包括以下步骤：(1)提供自交联丙烯酸树脂，所述自交联丙烯酸树脂中含有自交联基团，所述自交联丙烯酸树脂的数均分子量为1000～10000，羧基含量为25mgKOH/g以上；(2)将所述步骤(1)中的自交联丙烯酸树脂与中和剂和水混合，得到水性丙烯酸树脂；(3)将所述步骤(2)得到的水性丙烯酸树脂与引发剂、非亲水性不饱和单体混合，聚合反应得到核壳结构水性丙烯酸树脂；所述非亲水性不饱和单体包括不含羧基和氨基的丙烯酸单体和/或苯乙烯；所述核壳结构的壳层为步骤(1)所述自交联丙烯酸树脂，所述核壳结构的核层为非亲水性丙烯酸树脂；(4)将所述步骤(3)得到的核壳结构水性丙烯酸树脂与中和剂混合，得到碱性水性丙烯酸树脂，然后与交联剂混合，得到水性树脂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中自交联基团包括酮羰基、乙酰乙酸基团或羧基。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中非亲水性不饱和单体与水性丙烯酸树脂的质量比为(1:9)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张继德，段艳华，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43