金属交联分子成膜双组分水性木器漆用树脂的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种能较好满足木器涂装用漆性能要求的金属交联分子成膜双组分水性木器漆用树脂的制备方法。包括以下步骤：（１）由重量百分比２０％－５０％的含不饱和双键的单体和重量百分比５％－２０％的含羧酸基的单体发生聚合反应制备共聚物；（２）共聚物溶液经减压蒸馏脱去低分子物；（３）由挥发性碱中和，实现完全水溶性。本发明专利技术制造简便，配方成本和生产成本较低，主要原材料价稳易得。所得树脂配漆综合性能优良，突出表现在：可常温快干、硬度高、丰满度好、抗高温回粘、易打磨、耐水性良、施工简便等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学化工
，尤其涉及一种金属交联分子成膜双组分水性木器漆用树 脂的制备方法。技术背景作为一类重要的表面美化和保护装饰材料，木器漆正广泛地应用在我们的生活中。但传 统的木器漆基本上都属于溶剂型漆，如聚氨酯漆、硝基漆、醇酸漆等，都含有大量的挥发性 有机溶剂，在油漆的生产和使用过程中会产生许多有毒、剌激性有机化合物，有的还含有苯、 甲醛、游离TDI等强致癌物，对人们的身体健康和周边环境造成了严重的危害。随着社会的发展、经济的繁荣和生活水平的提高，人们对自身健康的关注超乎以往，防 止室内装修和周边环境污染的呼声日渐高涨。社会、政府也对装修用漆的环保性提出了更高 的要求，不断出台并健全完善了一系列环保法律法规。特别是近年来不Bj再生的石油资源日 益枯竭和紧张，人们越来越清楚地认识到必须限制溶剂型漆的发展。于是，具有环保性、 安全性、简便性、节能性四大特征的水性木器漆应运而生了。它可从源头上避免装修污染， 是溶剂型木器漆的理想替代产品。水性木器漆是由水性树脂、水性助剂、颜填料及水所构成，其中水性树脂是最主要也是 最重要的成分。其种类按水性树脂的结构可分为水性聚氨酯、水性丙烯酸、水性环氧、水性 醇酸等类型；按固化成膜方式可分为单组分和双组分型；按水性树脂的状态还可分为乳液型、 水分散体型和水溶性型。目前各厂家推出的产品多为单组分的水性聚氨酯分散体型和水性丙 烯酸类乳液型，这主要是基于低成本和施工便利性两方面考虑。在我国，水性木器漆产品推出多年仍发展缓慢，市场占有率不高。究其原因，同溶剂型 PU漆相比，水性漆在外观、成本、硬度、丰满度、附着力、施工宽容性及抗高温回粘性等方 面均有较大差距。我们知道水性漆的性能好坏取决于作为主要成分的水性树脂的品质高低， 可以说制约水性木器漆发展的瓶颈问题在于基础原材料即水性树脂的性能不过关。要想从根 本上提升水性木器漆的品质，必须首先解决水性树脂本身的综合性能问题。 下面对现有技术中水性木器漆用树脂的应用和研发情况做一简单介绍。(1)国外情况 国外在水性树脂和水性木器漆上的研发和应用较早，部分厂家的水性树脂产品早在上世 纪九十年代就已经进入国内，如英国奥维斯(Avecia)、美国罗门哈斯(Rohm&hass)、美国 庄臣(Johnson polymer)等公司，其产品主要是单组分的水性PU分散体型树脂和水性丙烯 酸乳液树脂等。由于欧美人崇尚环保自然，不片面追求漆膜的机械性能如硬度等，在对水性 木器漆的主要性能要求上同我国有很大区别，如在我国，消费者由于经济、文化、地域等差 异对漆的保护功能和装饰性能看得很重，应该说对水性漆包括水性树脂各项性能的要求要明 显高于国外。(2) 国内情况国内各大涂料厂家在多年的水性漆产品的研发和市场开拓中逐渐认识到开发符合中国国 情的水性树脂的重要性和迫切性，纷纷投放大量人力物力开发新型的水性树脂这一上游材料， 如华润涂料、嘉宝莉化工、华隆涂料等企业均从几年前起一直在探讨和寻求新型水性树脂的 合成，并取得了一些成果。目前推出市场的主要还是单组份的水性聚氨酯分散体型和水性丙 烯酸乳液型树脂。(3) 研发动态在中国，以单组份为主的水性木器漆的推广应用一直不理想，其原因主要是因为这类水 性漆产品普遍存在难以克服的几大难题硬度、丰满度及抗高温回粘性不好。要想从根本上 提升水性木器漆产品的性能指标，必须想法让水性漆交联固化起来以形成结构致密的热固性 体型结构，所以必须走双组分配漆的道路，必须研制出适用的双组份水性树脂。目前已投放 市场的双组份主要有双组分水性聚氨酯(PU)和双组分水性环氧两大类产品，但二者都难以 推广。原因一是价格高昂且难以得到。如双组分水性PU树脂50元/kg，固化剂90多元/kg， 且全世界只有法国罗地亚、德国拜耳、日本NPU等少数几家公司能生产。又如双组分水性环 氧树脂60多元/kg,固化剂90多元/kg;原因二是施工很不方便。固化剂本身是油性物，需 在加入水性体系中再乳化分散才能较好地反应，所以为达到完全分散均匀，往往需要专门的 计量和搅拌器具，给其实际应用带来不便。所以必须寻找出一条成本低廉、性能突出、应用简单的双组分水性漆的配制方法以满足 市场的需要，这其中最关键的是独特的双组分水性树脂的合成制备。金属交联技术在国际上曾有英国、德国专利报道过，如专利EP0709441A2报道将含有多 价金属离子的水性聚合物乳液配漆后用作木材的底漆可封闭和防止底材上单宁酸和焦油等的 析出，效果满意；专利EP0728822A2制备出一种具有低的温度敏感性和高的橡胶弹性的快干 漆。这些报道均是将金属交联技术应用于乳液型水性树脂上且产品为单组份类型。与本专利技术相比，其漆液外观呈不透明的奶白色，储存稳定性差，交联密度及漆膜机械强度不高；在国 内，曾有清华大学等高校将金属交联技术应用在乳胶漆上的研究报道，近几年也有不少厂家将 该技术应用于造纸行业，但目前国内尚未有将其应用于水性木器漆上的相关报道。水溶性的水性树脂合成在国内外均有报道，但多是应用在油墨行业，未见有以金属交联 的方式应用于木器漆的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能较好满足木器涂装用漆性能要求的金属交联分子成膜双组分 水性木器漆用树脂的制备方法，该水性树脂配成漆后将在漆膜硬度、丰满度、附着力、抗高 温回粘性、打磨性、快干性等方面都得以提升，更能降低漆的成本，改善施工的宽容性及简 便性，并具有溶剂型漆般的外观等。本专利技术中的水性树脂主要是由含不饱和双键的单体经自由基聚合反应而成，通过引入含 羧酸官能团的单体，使各分子链上分布着具反应活性的羧酸基团，羧酸基团经用挥发性碱中 和后使树脂分子具有水溶性，并最终形成均相的水性树脂溶液。反应机理见式I。<formula>formula see original document page 5</formula>本专利技术树脂的制备步骤是首先单体在助溶剂溶液中发生自由基聚合反应，然后反应产 物经减压蒸馏脱去部分助溶剂和低分子物，最后用碱中和羧酸根使羧基离子化。 本专利技术树脂配方原料及配比范围为 A.本专利技术树脂的共聚物由下列成份组成(1)重量百分比20%-50%的含不饱和双键的单体。可选择的单体有丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、闪烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基已酯、丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯、丁二烯、乙烯，乙酸 乙烯酯、氯乙烯、乙烯基吡啶、1， l-二氯乙烯，氯丁二烯、Versatic酸的乙烯酯(即Vinyl versatate，该酸是一种链长C9、 Cio和Cil的叔一元羧酸)、丙烯腈、丙烯酸异冰片酯、甲基 丙烯酸异冰片酯、丙烯酸-P-羟乙酯、甲基丙烯酸-e-羟乙酯、丙烯酸-P-羟丙酯、甲基丙烯酸-e -羟丙酯及丙烯酰胺等。可选自其中之一或其多个复合而成。根据木器涂装的特点和要求，本专利技术树脂自身的Tg (玻璃化温度)应在-20'C到约75°C 范围，并据此选择软硬单体组合。所述"玻璃化温度"或"Tg"是根据FOX方程式计算得到的聚合物的玻璃化转变温度。 l/Tg=Wi/Tg (i) +W2Tg (2) +……Wn/Tg (n)对共聚物来说，Wi、 W2、 、 Wn表示各共聚物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属交联分子成膜双组分水性木器漆用树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（１）由重量百分比２０％－５０％的含不饱和双键的单体和重量百分比５％－２０％的含羧酸基的单体发生聚合反应制备共聚物；（２）共聚物溶液经减压蒸馏脱去 低分子物；（３）由挥发性碱中和，实现完全水溶性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗爱民，
申请(专利权)人：广东华隆涂料实业有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]