一种含氟羟基丙烯酸树脂水分散体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含氟羟基丙烯酸树脂水分散体及其制备方法，它是在溶剂中合成主体树脂，再在主体树脂存在下合成乳化树脂，中和成盐，加水分散制得的，合成主体树脂和乳化树脂时，引入耐候性优异的含氟丙烯酸酯单体，所用单体总重量中，主体树脂所用单体总量为80～90wt％,乳化树脂所用单体总量为10～20wt％，二者之和为100％；主体树脂所用含羧基丙烯酸单体为0.1～1wt％，乳化树脂所用含羧基丙烯酸单体为1.5～5wt％。乳化树脂可以在水相中包覆主体树脂形成球形粒子，这样在减少羧基用量的前提下，确保水分散性好。用本发明专利技术水分散体与水性异氰酸酯固化剂配制的清漆，VOC低,有优异的耐水性和耐候性，适合户外使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含氟羟基丙烯酸树脂水分散体及其制备方法。
技术介绍
以氟碳树脂为主要成膜物制成的涂料称为氟碳涂料。由于氟元素的电负性大，氟碳键的键能比普通碳碳键的键能高出很多，所以，氟碳涂料具有优异的耐候性、耐久性而受到广泛的应用，比如用于户外的聚偏二氟乙烯(简称PVDF)涂料，用于桥梁钢结构面漆的氟烯烃-乙烯基酯共聚物或氟烯烃-乙烯基醚共聚物(简称FEVE)涂料。其中，FEVE涂料是常温可交联型氟碳涂料，具有较好的施工性，无需干燥设备而被广泛应用，但是它的有机溶剂含量较大，会对环境造成污染，同时，随着国家对挥发性有机化合物(简称VOC)超过420g/L的涂料征收4％的消费税的执行，此类涂料的价格也在提高，而由于FEVE的特殊性，其水性化又较难实施，而且水性化的成本会很高。因此急需一种性能与FEVE接近，VOC符合要求，与FEVE涂料具有类似的固化方式的树脂。
技术实现思路
本专利技术的目的是:提供一种含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，它具有优异的耐候性能，其保光保色性非常优异，VOC低，作为户外耐候涂料的成膜树脂使用，可以与溶剂型FEVE涂料媲美。实现本专利技术目的的技术方案是：一种含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其特征在于，它是先在溶剂中合成主体树脂，然后在主体树脂存在下合成乳化树脂，用胺中和成盐，再加水分散制得的，在合成主体树脂和乳化树脂所用单体总重量中，主体树脂所用单体总量为80～90wt％,乳化树脂所用单体总量为10～20wt％，二者之和为100％；合成主体树脂时，所用含氟丙烯酸酯单体为5～40wt％，含羟基丙烯酸酯单体为15～40wt％，非功能性丙烯酸酯单体为30～60wt％，含羧基丙烯酸单体为0.1～1wt％，引发剂为1～5wt％，溶剂为10～20wt％；合成乳化树脂时，所用含氟丙烯酸酯单体为0.5～4wt％，含羟基丙烯酸酯单体为1.5～5wt％，非功能性丙烯酸酯单体为3～8wt％，含羧基丙烯酸单体为1.5～5wt％，引发剂为1～5wt％；以上合成主体树脂所用单体总量和合成乳化树脂所用单体总量之和为100wt％；溶剂和引发剂用量以合成主体树脂所用单体总重量和合成乳化树脂所用单体总重量之和为基准计算。上述含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其固体树脂的酸值为15～30mgKOH/g，羟基含量为2～5wt％，固体含量为44～46wt％，平均粒径为100～250nm。上述含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其合成所述主体树脂、乳化树脂所采用的含氟丙烯酸酯单体为丙烯酸三氟乙酯，甲基丙烯酸三氟乙酯，丙烯酸六氟丁酯，甲基丙烯酸六氟丁酯，丙烯酸十二氟庚酯，甲基丙烯酸十二氟庚酯中的一种或几种。上述含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其合成主体树脂、乳化树脂采用的非功能性丙烯酸酯单体为丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸乙酯，丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸异丁酯，甲基丙烯酸异丁酯，丙烯酸叔丁酯，甲基丙烯酸叔丁酯，丙烯酸异辛酯，甲基丙烯酸异辛酯，叔碳酸乙烯酯，丙烯酸异冰片酯，甲基丙烯酸异冰片酯，丙烯酸环己酯，甲基丙烯酸环己酯，丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸月桂酯中的两种或两种以上。上述含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其合成所述主体树脂、乳化树脂采用的含羟基丙烯酸酯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，4-羟基丁基丙烯酸酯中的一种或几种。上述含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其合成所述主体树脂、乳化树脂采用的含羧基丙烯酸单体为丙烯酸，甲基丙烯酸中的一种或两种上述含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其合成所述主体树脂、乳化树脂所采用的引发剂为过氧化苯甲酰，过氧化苯甲酸叔丁酯，二叔丁基过氧化环己烷，二叔丁基过氧化物，过氧化二异丙苯，二特戊基过氧化物中的一种或几种。上述含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其合成所述主体树脂采用的溶剂为丁醇、仲丁醇、叔丁醇、甲苯、二甲苯、S-100#、醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸乙酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚，二丙二醇二甲醚、二乙二醇甲醚，二乙二醇丁醚中的两种或两种以上按任意比例组成的混合物。本专利技术的另一目的是:提供一种含氟羟基丙烯酸树脂水分散体的制备方法，该方法适宜工业化，操作简便。实现本专利技术另一目的的技术方案是：一种上述含氟羟基丙烯酸树脂水分散体的制备方法，其特征在于，先在溶剂中合成主体树脂，然后在主体树脂存在下合成乳化树脂，用胺中和成盐，再加水分散制得的，具体制备工艺如下：①按上述用量准备单体、引发剂、溶剂，备用；②在反应容器中加入溶剂，加热至100～170℃，然后滴加合成主体树脂所用的单体与引发剂的混合原料，3～5小时滴加完毕后，保温0.5小时得到主体树脂，在其中再滴加合成乳化树脂所用的单体与引发剂的混合原料，1～2小时滴完，保温1小时，再补加适量的引发剂消除残余单体后，保温2～3小时得到乳化树脂和主体树脂的混合物，降温到80～100℃，加入中和剂胺，中和度为60～100％，最后滴加去离子水进行分散并控制固体含量为44～46wt％，搅拌分散1～2小时，即制得含氟羟基丙烯酸树脂水分散体。上述含氟羟基丙烯酸树脂水分散体的制备方法，其合成所述主体树脂、乳化树脂所采用的含氟丙烯酸酯单体为丙烯酸三氟乙酯，甲基丙烯酸三氟乙酯，丙烯酸六氟丁酯，甲基丙烯酸六氟丁酯，丙烯酸十二氟庚酯，甲基丙烯酸十二氟庚酯中的一种或几种；采用的非功能性丙烯酸酯单体为丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸乙酯，丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸异丁酯，甲基丙烯酸异丁酯，丙烯酸叔丁酯，甲基丙烯酸叔丁酯，丙烯酸异辛酯，甲基丙烯酸异辛酯，叔碳酸乙烯酯，丙烯酸异冰片酯，甲基丙烯酸异冰片酯，丙烯酸环己酯，甲基丙烯酸环己酯，丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸月桂酯中的两种或两种以上；采用的含羟基丙烯酸酯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，4-羟基丁基丙烯酸酯中的一种或几种；采用的含羧基丙烯酸单体为丙烯酸，甲基丙烯酸中的一种或两种；所采用的引发剂为过氧化苯甲酰，过氧化苯甲酸叔丁酯，二叔丁基过氧化环己烷，二叔丁基过氧化物，过氧化二异丙苯，二特戊基过氧化物中的一种或几种；合成所述主体树脂采用的溶剂为丁醇、仲丁醇、叔丁醇、甲苯、二甲苯、S-100#、醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸乙酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚，二丙二醇二甲醚、二乙二醇甲醚，二乙二醇丁醚中的两种或两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其特征在于，它是先在溶剂中合成主体树脂，然后在主体树脂存在下合成乳化树脂，用胺中和成盐，再加水分散制得的，在合成主体树脂和乳化树脂所用单体总重量中，主体树脂所用单体总量为80～90wt％,乳化树脂所用单体总量为10～20wt％，二者之和为100％；合成主体树脂时，所用含氟丙烯酸酯单体为5～40wt％，含羟基丙烯酸酯单体为15～40wt％，非功能性丙烯酸酯单体为30～60wt％，含羧基丙烯酸单体为0.1～1wt％，引发剂为1～5wt％，溶剂为10～20wt％；合成乳化树脂时，所用含氟丙烯酸酯单体为0.5～4wt％，含羟基丙烯酸酯单体为1.5～5wt％，非功能性丙烯酸酯单体为3～8wt％，含羧基丙烯酸单体为1.5～5wt％，引发剂为1～5wt％；以上合成主体树脂所用单体总量和合成乳化树脂所用单体总量之和为100wt％；溶剂和引发剂用量以合成主体树脂所用单体总重量和合成乳化树脂所用单体总重量之和为基准计算。

【技术特征摘要】
1.一种含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其特征在于，它是先在溶剂中合成主体树脂，然后在主体树脂存在下合成乳化树脂，用胺中和成盐，再加水分散制得的，在合成主体树脂和乳化树脂所用单体总重量中，主体树脂所用单体总量为80～90wt％,乳化树脂所用单体总量为10～20wt％，二者之和为100％；
合成主体树脂时，所用含氟丙烯酸酯单体为5～40wt％，含羟基丙烯酸酯单体为15～40wt％，非功能性丙烯酸酯单体为30～60wt％，含羧基丙烯酸单体为0.1～1wt％，引发剂为1～5wt％，溶剂为10～20wt％；
合成乳化树脂时，所用含氟丙烯酸酯单体为0.5～4wt％，含羟基丙烯酸酯单体为1.5～5wt％，非功能性丙烯酸酯单体为3～8wt％，含羧基丙烯酸单体为1.5～5wt％，引发剂为1～5wt％；
以上合成主体树脂所用单体总量和合成乳化树脂所用单体总量之和为100wt％；溶剂和引发剂用量以合成主体树脂所用单体总重量和合成乳化树脂所用单体总重量之和为基准计算。
2.根据权利要求1所述的含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其特征在于，其固体树脂的酸值为15～30mgKOH/g，羟基含量为2～5wt％，固体含量为44～46wt％，平均粒径为100～250nm。
3.根据权利要求1所述的含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其特征在于，合成所述主体树脂、乳化树脂所采用的含氟丙烯酸酯单体为丙烯酸三氟乙酯，甲基丙烯酸三氟乙酯，丙烯酸六氟丁酯，甲基丙烯酸六氟丁酯，丙烯酸十二氟庚酯，甲基丙烯酸十二氟庚酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其特征在于，合成主体树脂、乳化树脂采用的非功能性丙烯酸酯单体为丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸乙酯，丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸异丁酯，甲基丙烯酸异丁酯，丙烯酸叔丁酯，甲基丙烯酸叔丁酯，丙烯酸异辛酯，甲基丙烯酸异辛酯，叔碳酸乙烯酯，丙烯酸异冰片酯，甲基丙烯酸异冰片酯，丙烯酸环己酯，甲基丙烯酸环己酯，丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸月桂酯中的两种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其特征在于，合成所述主体树脂、乳化树脂采用的含羟基丙烯酸酯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，4-羟基丁基丙烯酸酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其特征在于，合成所述主体树脂、乳化树脂采用的含羧基丙烯酸单体为丙烯酸，甲基丙烯酸中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的含氟羟基丙烯酸树脂水分散体，其特征在于，合成所述主体树脂、乳化树脂所采用的引发剂为过氧化苯甲酰，过氧化苯甲酸叔丁酯，二叔丁基过氧化环己烷，二叔丁基过氧化物，过氧化二异丙苯，二特戊基过氧化物中的一种或几种。
8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹亚成，张玉兴，苟小青，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油常州涂料化工研究院有限公司，中海油能源发展股份有限公司，中海油常州环保涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11