用于氟碳涂料组合物的丙烯酸类树脂及其制备方法技术

公开了一种用于氟碳涂料组合物的丙烯酸类树脂及制备丙烯酸类树脂的方法。氟碳涂料组合物通常包含氟碳树脂、交联剂、以及丙烯酸类树脂。丙烯酸类树脂包含以下物质的反应产物：（１）至少一种非官能丙烯酸类单体，（２）至少一种具有环氧基团的环氧官能丙烯酸类单体，以及（３）至少一种不同于（２）的官能丙烯酸类单体。至少一种被伯胺或仲胺基团取代的具有环状、杂环、烷基或杂烷基结构的氨基化合物与环氧官能丙烯酸类单体（２）反应，以便伯胺或仲胺使环氧基团开环以获得具有胺官能团和羧基官能团的丙烯酸类树脂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
：本专利技术一般涉及一种丙烯酸类树脂及该种丙烯酸类树脂的制备方法。更为具体的，本专利技术中的丙烯酸类树脂用于氟碳涂料组合物。
技术介绍
氟碳树脂，比如聚偏二氟乙烯(PVDF)，可用于配制具有优异耐候性的涂料。由于氟碳树脂具有较差的流变性和颜料润湿性，因此常向氟碳涂料组合物中加入粘合剂树脂。现有的与氟碳涂料组合物一起使用的典型粘合剂树脂包括丙烯酸类树脂。由于混入丙烯酸类树脂导致了改善的耐机械性和耐化学品性，所述丙烯酸类树脂优选有很多用途。为获得最佳的耐候性和耐化学品性，需要较高的涂料组合物中的氟碳树脂含量。许多涂料应用要求涂料组合物含有70重量％或更多的氟碳树脂，并且剩余部分为粘合剂树脂。含有氟碳树脂，特别是PVDF，以及作为粘合剂树脂的丙烯酸类树脂的涂料组合物倾向于具有相对高粘度。对于某些涂料应用，特别是卷材涂覆，需要具有与丙烯酸类树脂协同的高氟碳树脂含量，但是粘度比现有相关技术中可能的组合物更低。为了达到所需的颜料润湿特性，一些相关技术中的方法是在成形时处理丙烯酸类树脂。例如，丙烯酸类树脂是由没有附加官能团的丙烯酸和丙烯酸酯、带有附加官能的丙烯酸和丙烯酸酯，以及丙烯酰氧基烷基噁唑烷聚合而成。官能的丙烯酸/丙烯酸酯为交联剂提供了交联的位置。丙烯酰氧基烷基噁唑烷降低了氟碳树脂和丙烯酸类树脂的粘度。一种特定的以前使用的丙烯酰氧基噁唑烷为3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-2，2-螺环己基噁唑烷(MESO)。由于生产的高成本，MESO单体变得贵和/或难以获得。其他降低丙烯酸类树脂粘度的尝试包括将丙烯酸类树脂与聚酰亚胺、氨基基团、环氧基团和其他类似物聚合和/或反-->应。但是，这些改性的丙烯酸类树脂性能不如由MESO改性的丙烯酸类树脂好。因此，有利地提供一种在混合入涂料组合物时能够足够降低粘度并且能够提供所需的颜料润湿性的丙烯酸类树脂。进一步地，有利地提供一种由商购且相对便宜的单体和起始反应物制备丙烯酸类树脂的方法，由此可以使得制造含有丙烯酸类树脂的涂料组合物不受成本限制。
技术实现思路
本专利技术提供了一种制备丙烯酸类树脂的方法。该方法包括聚合(1)至少一种非官能丙烯酸类单体和(2)至少一种具有环氧基团的环氧官能丙烯酸类单体。至少一种被伯胺或仲胺基团取代的含有环状、杂环、烷基或杂烷基结构的氨基化合物与环氧官能丙烯酸类单体反应，以便伯胺或仲胺使环氧基团开环以获得具有胺官能团和羟基官能团的丙烯酸类树脂。由此形成的丙烯酸类树脂特别适用于氟碳涂料组合物中。氟碳涂料组合物含有氟碳树脂、交联剂和丙烯酸类树脂。丙烯酸类树脂含有从氨基化合物获得的帮助氟碳树脂分散的氨基官能团，以及从打开环氧基团获得的增强与交联剂交联的羟基官能团。换言之，来自氨基化合物的胺官能团降低了涂料组合物的粘度，使得本专利技术可替代使用丙烯酰氧基烷基噁唑烷的丙烯酸类树脂。本专利技术克服了相关技术丙烯酸类树脂和氟碳涂料组合物中的不足之处。特别地，本专利技术使用可商购和相对便宜的单体制备丙烯酸类树脂，使得通过将丙烯酸类树脂混入涂料组合物来降低生产成本。进一步地，由于引入通过本专利技术制备的丙烯酸类树脂，涂料组合物的粘度被充分地降低。另一个优点在于环氧基团的开环可以增强与交联剂的交联。具体实施方式公开了一种丙烯酸类树脂及其制备方法。更为具体的，该丙烯酸类树脂特别适用于氟碳涂料组合物。氟碳涂料组合物通常包含氟碳树-->脂、交联剂、丙烯酸类树脂、溶剂和添加剂。用于在本专利技术的合适氟碳树脂包括聚偏二氟乙烯(PVDF)，其比如以商标Kynar出售；聚氟乙烯、聚四氟乙烯；偏二氟乙烯和四氟乙烯的共聚物，其比如以商标Kynar SL出售；商标为Fluonate的氟乙烯/乙烯基酯/乙烯醚；以商标Kynar 500和Kynar SL的独家出售的偏二氟乙烯基聚合物，以及氟碳树脂的混合物。氟碳树脂具有高分子量，通常具有分子量(重均)的范围从约100000到约500000。氟碳树脂优选使用粉末形态。这些粉末不溶于本专利技术涂料组合物中使用的溶剂，但是会被溶剂溶胀，这会增加涂料组合物的粘度。基于涂料组合物的总重量，氟碳树脂的量为约30％到约99％，通常为约45％到约85％，优选约55％到75％。为了获得最佳的耐化学品性和耐机械性，需要氟碳树脂的量为约70％。当氟碳树脂的量超过70％时，对耐化学品性和耐机械性只有很小的增强，但由于氟碳树脂的高成本却会使成本显著提高。交联剂可以为氨基塑料树脂，比如三聚氰胺/甲醛树脂或三聚氰胺脲树脂。其他合适的交联剂包括异氰酸酯、封端的异氰酸酯、氨基甲酸酯、有机硅烷和二醇脲。交联剂通常选择以在室温下与丙烯酸类树脂基本不反应，但在较高固化温度下可与其交联，例如，使用对其施加涂料组合物的基底的固化温度。基于涂料组合物的总重量，交联剂通常使用的量为约0.2％到约20％。通常地，在涂料烘烤时使用催化剂来促进固化。所述催化剂为本领域熟知并且包括，不限制于，对甲苯磺酸、甲烷磺酸、壬基苯磺酸、二壬基萘二磺酸、二壬基萘磺酸、十二烷基苯磺酸、苯基酸磷酸酯、马来酸单丁酯、磷酸丁酯、单烷基和二烷基酸磷酸酯以及羟基磷酸酯。强酸催化剂可以是封端的，例如用胺封端。其他可用于本专利技术组合物的催化剂包括，路易斯酸、锌盐和锡盐。基于粘结剂的重量，催化剂的量通常为约0.1到5.0重量％。丙烯酸类树脂包含多种丙烯酸类或丙烯酸类单体的反应产物。基于涂料组合物的总重量，丙烯酸类树脂通常的量为约10到约60％。第一种丙烯酸类单体为(1)至少一种非官能丙烯酸类单体。非官能丙烯酸-->类单体也可包括烷丙烯酸类(alkacrylic)单体、烷基丙烯酸类单体和/或烷基烷丙烯酸类单体(alkyl alkacrylic monomers)。非官能丙烯酸类单体具有如下通式：其中R1和R2相同或不同，并且各自选自-H和C1至C3烷基，并且R3为C1至C6烷基。这种非官能丙烯酸类单体(1)的例子包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸叔丁酯。基于丙烯酸类树脂的总重量，第一种类型丙烯酸类单体(1)的存在量为约80到约95％。不受理论限制，可以相信第一种类型丙烯酸类单体(1)向固化的涂料组合物提供耐候性和韧性。第二种类型丙烯酸类单体是(2)至少一种具有环氧基团的环氧官能丙烯酸类单体。环氧官能丙烯酸类单体也可包括烷丙烯酸类单体、烷基丙烯酸类单体和/或烷基烷丙烯酸类单体。该第二种类型丙烯酸类单体可选自甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酸缩水甘油酯的至少一种。也可理解为将缩水甘油醚作为环氧官能丙烯酸类单体。合适的缩水甘油醚包括，但不限于，缩水甘油乙烯醚和缩水甘油乙烯基苄基醚。基于丙烯酸类树脂的总重量，第二种类型丙烯酸类单体(2)的存在量为约0.5到约15％。用于本专利技术中制备丙烯酸类树脂的第三种类型丙烯酸类单体为(3)至少一种官能丙烯酸类单体，其可使它可以由交联剂交联。官能丙烯酸类单体可包括烷丙烯酸类单体、烷基丙烯酸类单体和/或烷基烷丙烯酸类单体。设想这种类型丙烯酸类单体(3)具有如下通式：其中R1和R2相同或不同，并且各自选自H和C1到C3烷基，并且R4为带有附加羟基或β-二酮官能度的醇的残基。该种类型丙烯酸类单-->体(3)的例子包括甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备丙烯酸类树脂的方法，所述方法包括：　将（１）至少一种非官能丙烯酸类单体和（２）至少一种具有环氧基团的环氧官能丙烯酸类单体聚合；并且　将至少一种被伯胺或仲胺基团取代的含有环状、杂环、烷基或杂烷基结构的氨基化合物与环氧官能丙烯酸类单体反应，使得伯胺或仲胺打开环氧基团来获得具有胺官能团和羟基官能团的丙烯酸类树脂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-2-3 11/275,9161.一种制备丙烯酸类树脂的方法，所述方法包括：将(1)至少一种非官能丙烯酸类单体和(2)至少一种具有环氧基团的环氧官能丙烯酸类单体聚合；并且将至少一种被伯胺或仲胺基团取代的含有环状、杂环、烷基或杂烷基结构的氨基化合物与环氧官能丙烯酸类单体反应，使得伯胺或仲胺打开环氧基团来获得具有胺官能团和羟基官能团的丙烯酸类树脂。2.权利要求1所述的方法，其中氨基化合物和环氧官能丙烯酸类单体的反应步骤进一步被定义为在聚合(1)与(2)之后，进行氨基化合物与环氧官能丙烯酸类单体的反应。3.权利要求2所述的方法，其中氨基化合物的反应步骤在约60至约140℃的温度范围内进行。4.权利要求1所述的方法，其中氨基化合物和环氧官能丙烯酸类单体的反应进一步被定义为在聚合(1)与(2)之前，进行氨基化合物与环氧官能丙烯酸类单体的反应。5.权利要求1所述的方法，其中氨基化合物的反应步骤在约60至约140℃的温度范围内进行。6.权利要求1所述的方法，其中将(1)与(2)聚合的步骤进一步包括将(1)和(2)以及至少一种与(2)不同的官能丙烯酸类单体(3)聚合。7.权利要求6所述的方法，其中(3)选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯和丙烯酸羟乙酯中的至少一种。8.权利要求6所述的方法，其中氨基化合物和环氧官能丙烯酸类单体的反应进一步被定义为在聚合(1)、(2)和(3)之后，进行氨基化合物与环氧官能丙烯酸类单体的反应。9.权利要求8所述的方法，其中(1)、(2)与(3)的聚合反应步骤在约70至约90℃的温度范围内进行。10.权利要求1所述的方法，其中氨基化合物选自亚乙基脲、吡咯烷、2-吡咯烷酮、哌啶、吗啉、叔丁胺、异丙胺、二异丙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、乙醇胺、二环己胺、N，N-二甲基-1，3-丙二胺、二甲胺和二乙醇胺中的至少一种。11.权利要求1所述的方法，其中氨基化合物进一步被定义为具有杂环结构。12.权利要求1所述的方法，其中杂环氨基化合物选自亚乙基脲、吡咯烷、2-吡咯烷酮、哌啶和吗啉中的至少一种。13.权利要求1所述的方法，其中(1)选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸叔丁酯中的至少一种。14.权利要求1所述的方法，其中(2)选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、缩水甘油乙烯醚和缩水甘油乙烯基苄基醚中的至少一种。15.一种用于氟碳涂料组合物的丙烯酸类树脂，所述丙烯酸类树脂包括以下物质的反应产物：(1)至少一种非官能丙烯酸类单体；(2)至少一种具有环氧基团的环氧官能丙烯酸类单体；和至少一种被伯胺或仲胺基团取代的含有环状、杂环、烷基或杂烷基结构用于与所述环氧基团反应和用于打开所述环氧基团的氨基化合物；其中所述丙烯酸类树脂具有从氨基化合物处获得的胺官能团来帮助氟碳涂料组合物中氟碳树脂的分散，并且具有从打开所述环氧基团获得的羟基官能团来增强与氟碳涂料组合物中交联剂的交联。16.权利要求15所述的丙烯酸类树脂，其中所述丙烯酸类树脂进一步包括不同于(2)的至少一种官能丙烯酸类单体(3)的反应产物。17.权利要求16所述的丙烯酸类树脂，其中(3)选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯和丙烯酸羟乙酯的至少一种。18.权利要求15所述的丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：DE林道，JL安德森，DJ阿尔格利姆，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]