一种羟基丙烯酸树脂水分散体及其制备方法技术

本申请公开了一种羟基丙烯酸树脂水分散体，其粘度为：800～2000mPa·s、VOC含量为：7.1～7.2g/100g、羟值为：4.5％±0.1％、酸值为：8～15mgKOH/g；该羟基丙烯酸树脂水分散体由下述方法制备得到：在0.5～2MPa加压条件下，将聚合单体和引发剂混合液滴加入有机溶剂中，经过自由基溶液聚合的方式得到羟基丙烯酸树脂，后经中和、加水稀释、分散，得到羟基丙烯酸树脂水分散体。制备得到的水分散体不仅具有有机溶剂含量(VOC)低；无需加入有刺激性气味的链转移剂；制备工艺简单等优势，而且其存储稳定性佳。

A hydroxy acrylic resin aqueous dispersion and its preparation method

The invention discloses a hydroxyl acrylic resin dispersion, its viscosity is 800 ~ 2000mPa, s, VOC content is 7.1 ~ 7.2g/100g, hydroxyl value: 4.5% + 0.1%, acid value: 8 ~ 15mgKOH/g; the preparation of hydroxyl acrylic resin dispersion prepared by the following method: 0.5 ~ 2MPa in the pressurized condition next, the polymerization of monomer and initiator mixture droplets into the organic solvent, through radical polymerization by way of hydroxyl acrylic resin, after neutralization, dilution and dispersion, obtain hydroxyl acrylic resin dispersion. The prepared aqueous dispersions not only have low organic solvent content (VOC), but also need to add a chain transfer agent with a pungent odour. The preparation process is simple, and the storage stability is excellent.

【技术实现步骤摘要】
一种羟基丙烯酸树脂水分散体及其制备方法
本专利技术涉及化工水性涂料领域，具体涉及一种羟基丙烯酸树脂水分散体及其制备方法。
技术介绍
溶剂型涂料由于含有大量的有机溶剂，会造成一系列污染环境和危害健康的问题，随着人们环保意识的提高和国家《环保法》的颁布，其使用也受到了越来越多的限制。水性涂料因其主要溶剂为水，属于环境友好型涂料，是当前涂料行业发展的趋势之一。水性涂料的主要成膜物质——水性树脂，也因此受到了广泛的关注和研究。水性羟基丙烯酸树脂由于其光泽高、耐候性好、保色保光性好等优异的性能，而被广泛用于水性氨基烤漆和双组分聚氨酯漆领域，但国内的水性羟基丙烯酸树脂多为乳液型或粘度很大的树脂水分散液。前者由于有乳化剂的存在，影响后期涂料的性能；后者由于树脂本身粘度大，故需加入大量稀释剂来降低涂料的粘度，因此造成施工固含量低，影响施工效率。一般生产水分散型羟基丙烯酸树脂都是通过自由基溶液聚合，聚合完成后蒸馏除去全部或部分溶剂、中和、加水稀释。典型的例子如：专利CN200810164126.7所述，聚合步骤中选用衣康酸、马来酸酐、富马酸、(甲基)丙烯酸等作为聚合单体，从而使聚合物中引入一定量的羧基基团，再加入碱性物质使树脂上的羧基基团离子化从而大大提高了树脂的水溶性，是树脂可以均匀的分散在水中。同时由于羧基基团离子化，造成不同聚合物链段间相互排斥，不易发生团聚，提高了树脂的存储稳定性。为了使树脂具有更好的水溶性和更好的存储稳定性，一般需引入较多的羧基，至少需使固体树脂的酸值达到30-50mgKOH/g树脂，但这会使羟基丙烯酸树脂的耐水、耐碱性下降。这类方法通过后期抽除有机溶剂，从而降低了羟基丙烯酸树脂水分散体中VOC含量，实际并没有降低有机溶剂的使用。此法还存在抽出溶剂不易回收利用，制备成本高，抽除过程不易控制，容易引起粘度剧增甚至胶化等问题；又如，CN201010275369.5通过分步自由基溶液聚合法制备，通过采用特定类型的引发剂，辅以链转移剂，并以较高温度聚合反应，制备得到羟基丙烯酸树脂水分散体，此法通过两步滴加的方法，工艺也较复杂，而且在聚合中加入了巯基乙醇，十二烷基硫醇这样有刺激性气味的链转移剂。据我们所知，具备存储稳定性好、冻融性佳、低VOC、高羟值、低酸值、优异水溶性、低粘度、聚合体系中可不加入有刺激性气味的链转移剂并且工艺简便的制备羟基丙烯酸树脂水分散体的方法尚未被报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种存储稳定性好、冻融性佳、低VOC、高羟值、低酸值、优异水溶性、低粘度的羟基丙烯酸树脂水分散体，并且在聚合体系中可不加入有刺激性气味的链转移剂。为解决上述技术问题，采用的技术方案是：一种羟基丙烯酸树脂水分散体，其粘度为：800～2000mPa·s，VOC含量7.1～7.2g/100g，羟值4.5％±0.1％，酸值8～15mgKOH/g；该羟基丙烯酸树脂水分散体由下述方法制备得到：在0.5～2MPa加压条件下，将聚合单体和引发剂混合液滴加入溶剂中，进行溶液聚合的方式得到羟基丙烯酸树脂，后经中和，加水稀释，分散，得到羟基丙烯酸树脂水分散体。本专利技术要解决的第二个技术问题是：提供一种工艺简便的羟基丙烯酸树脂水分散体的制备方法。为解决上述技术问题，采用的技术方案是：一种羟基丙烯酸树脂水分散体的制备方法，其制备步骤包括：步骤一：自由基溶液聚合制备树脂；采用加压溶液聚合工艺，将有机溶剂加入压力反应器，搅拌升温至140～150℃，将聚合单体和引发剂混合溶解后滴加入反应容器，滴加时间2～5h，滴加完保持反应温度140～150℃反应2～5h，得到羟基丙烯酸树脂溶液产物；步骤二：将步骤一所得羟基丙烯酸树脂溶液降温至60～90℃，加入碱性中和剂，搅拌0.5～1h；步骤三：加入聚合单体总质量0.8～1.5倍的去离子水，转速2000～3000rpm，搅拌分散0.5～1h至均匀，即得到存储稳定的羟基丙烯酸树脂水分散体。所述的聚合单体分为软段聚合单体、硬段聚合单体、含羧基功能聚合单体、含羟基功能聚合单体；其中所述的软段聚合单体为(甲基)丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯中的一种或几种；所述的硬段聚合单体为(甲基)丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯中的一种或几种；所述的含羧基功能聚合单体为衣康酸、马来酸酐、(甲基)丙烯酸中的一种或几种；所述的含羟基功能聚合单体为(甲基)丙烯酸羟乙酯和/或(甲基)丙烯酸羟丙酯；其中,软段聚合单体占聚合单体总质量的25～40％，硬段聚合单体占聚合单体总质量的25～40％，含羧基功能聚合单体占聚合单体总质量的1～5％，含羟基功能聚合单体占聚合单体总质量的20～40％；所述的有机溶剂为：醋酸丁酯、四氯化碳、100号溶剂油、200号溶剂油、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、乙二醇、丙二醇、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇单丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇单丁醚中的一种或几种的混合物；溶剂用量是所述的聚合单体总质量的10～25％；所述的引发剂为：偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、二叔戊基过氧化物、二叔丁基过氧化物、叔丁基过氧化氢、过氧化新葵酸叔丁酯、过氧化二月桂酰、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧乙酸叔丁酯、过氧化二异丙苯、异丙苯过氧化氢、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯中的一种或几种；所述的引发剂用量是所述的聚合单体总质量的1～5％，优选为2～4％；所述的中和剂为三乙胺和/或N，N-二甲基乙醇胺，中和度为:70～100％；所述的自由基溶液聚合时，压力反应器压力设置为0～2MPa，优选0.5～1.5MPa。本专利技术羟基丙烯酸树脂水分散体的制备方法，原理分析：1)适当提高自由基溶液聚合温度，使引发剂半衰期控制在几分钟内，这样制备得到的羟基丙烯酸树脂水分散液粘度会降低。这是因为引发剂快速分解使聚合反应时自由基浓度大而致使聚合物分子量减小。一般而言，分子量小的树脂水分散体粘度较小；2)采用单体和引发剂混合，减慢滴加速度的“饥饿法”，可使单体中始终保持着较高浓度的引发剂，虽然引发剂分解较快亦能使单体转化率达到99％以上，不会造成单体反应不完全，残留过多的情况；3)自由基聚合中引入链转移剂可使聚合物分子量变小，有利于制备低VOC，低粘度的羟基丙烯酸树脂水分散体，但是由于链转移剂大多有刺激性气味，但链转移剂加少了效果不明显，加多了可导致最终得到的水分散体带有刺激性气味，故如非必要，可以不加链转移剂或尽量少加；4)自由基溶液聚合由于温度较高，会造成部分聚合单体汽化的现象，使聚合体系变成气液两相，这样不利于聚合反应的进行；5)加大压强，会使物质的沸点升高，这样会减轻由于聚合温度过高带来的单体汽化问题；其次对于有汽化气体参加的反应而言，增大压强会使单位体积内气体分子数增多，有效碰撞也会曾多，提高反应速率，从而进一步降低了单体汽化给聚合反应带来的不利影响；再次压强的提高降低了聚合单体的反应活化能利于聚合反应的发生。制得的羟基丙烯酸水分散体采用下述方法进行性能表征：酸值测定：参照酸值的测定HG/T2708-1995；羟值测定：参照羟值的测定HG/T2709-1995；黏度测试：采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种羟基丙烯酸树脂水分散体，其粘度为：800～2000mPa·s、VOC含量为：7.1～7.2g/100g、羟值为：4.5％±0.1％、酸值为：8～15mgKOH/g；该羟基丙烯酸树脂水分散体由下述方法制备得到：在0.5～2MPa加压条件下，将聚合单体和引发剂混合液滴加入有机溶剂中，经过自由基溶液聚合的方式得到羟基丙烯酸树脂，后经中和、加水稀释、分散，得到羟基丙烯酸树脂水分散体。

【技术特征摘要】
1.一种羟基丙烯酸树脂水分散体，其粘度为：800～2000mPa·s、VOC含量为：7.1～7.2g/100g、羟值为：4.5％±0.1％、酸值为：8～15mgKOH/g；该羟基丙烯酸树脂水分散体由下述方法制备得到：在0.5～2MPa加压条件下，将聚合单体和引发剂混合液滴加入有机溶剂中，经过自由基溶液聚合的方式得到羟基丙烯酸树脂，后经中和、加水稀释、分散，得到羟基丙烯酸树脂水分散体。2.权利要求1所述的一种羟基丙烯酸树脂水分散体的制备方法，其制备步骤包括：步骤一：将有机溶剂加入压力反应器，搅拌升温至140～150℃，将聚合单体和引发剂混合溶解后滴加入反应容器，滴加时间2～5h，滴加完保持反应温度140～150℃经自由基溶液聚合反应2～5h，得到羟基丙烯酸树脂溶液；所述的自由基溶液聚合时，压力反应器压力为0.5～2MPa；步骤二：将步骤一所得羟基丙烯酸树脂溶液降温至60～90℃，加入碱性中和剂，搅拌0.5～1h；步骤三：加入聚合单体总质量的0.8～1.5倍的去离子水，转速2000～3000rpm，搅拌分散0.5～1h至均匀，即得到羟基丙烯酸树脂水分散体。3.根据权利要求2所述的一种羟基丙烯酸树脂水分散体的制备方法，其特征在于：所述的聚合单体为：软段聚合单体、硬段聚合单体、含羧基功能聚合单体和含羟基功能聚合单体；其中,软段聚合单体占聚合单体总质量的25～40％，硬段聚合单体占聚合单体总质量的25～40％，含羧基功能聚合单体占聚合单体总质量的1～5％，含羟基功能聚合单体占聚合单体总质量的20～40％。4.根据权利要求3所述的一种羟基丙烯酸树脂水分散体的制备方法，其特征在于：所述的软段聚合单体为(甲基)丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异辛酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹俊，屈良端，侯腾腾，庄东青，
申请(专利权)人：苏州歌蓝树脂材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32