具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂及其制备方法、应用技术

本发明专利技术涉及一种丙烯酸树脂，具体涉及一种具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂及其制备方法、应用。本发明专利技术具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂，由以下质量百分数的原料制成：助溶剂5％～20％，氯化聚丙烯2.5％～15％；亲水型单体1.5％～8％，附着力促进功能单体2.5％～10％，相容性功能单体2％～12.5％；乙烯基系单体5％～40％；引发剂0.1％～3％；中和剂1％～10％；去离子水25％～46.9％；所述相容性功能单体为含非离子链段的丙烯酸酯单体。本发明专利技术通过相容性功能单体与附着力促进功能单体的协同作用，在保证本发明专利技术的改性树脂具有较好附着力的同时具有良好的相容性和优异的耐水性。

Water-borne acrylic resin modified by chlorinated polypropylene with excellent compatibility and its preparation method and Application

The invention relates to an acrylic resin, in particular to a chlorinated polypropylene modified waterborne acrylic resin with excellent compatibility, a preparation method and application thereof. The waterborne acrylic resin modified by chlorinated polypropylene with excellent compatibility is made from the following raw materials: cosolvent 5%-20%, chlorinated polypropylene 2.5%-15%, hydrophilic monomer 1.5%-8%, adhesion promoting functional monomer 2.5%-10%, compatible functional monomer 2%-12.5%, vinyl monomer 5%-40%, initiator 0.1%-3%. Neutralizer 1%-10%; deionized water 25%-46.9%; the compatible functional monomer is acrylate monomer with non-ionic chain. The invention promotes the synergistic effect of functional monomers by compatible functional monomers and adhesion, and ensures that the modified resin of the invention has good adhesion, good compatibility and excellent water resistance.

【技术实现步骤摘要】
具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂及其制备方法、应用
本专利技术涉及一种丙烯酸树脂，具体涉及一种具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂及其制备方法、应用。
技术介绍
塑料材料由于其比重小，并具有优异的耐热性、耐候性和良好的抗冲击强度和较好的成型性，目前被广泛应用于汽车行业。在所有塑料品种中，聚丙烯(PP)及改性聚丙烯材料的应用约占到汽车车用塑料比重的30％以上，PP材料可用于汽车的保险杠、仪表盘、手套箱、门护板、副仪表板、柱护板、座椅护板等部件。为了提高聚丙烯材料的装饰性，同时增加材料的保护功能，通常在聚丙烯上喷涂涂料。然而，由于PP材料具有较高的结晶度和较低的表面能，导致涂料在PP基材上附着力较差，目前行业通常采用表面处理的方法来提升涂层附着力，但这些方法工序复杂，并且表面处理的效果不均匀、活化时效短，存在很大的缺陷。另一种有效的提升涂料在PP基材的附着力方法是使用PP水(氯化聚丙烯清漆)作为附着力促进层，提升涂层与基材间附着力。目前聚丙烯塑料涂层体系包括底漆层(附着力促进层)、色漆层和罩光清漆层，其中底漆层(附着力促进层，即为PP水)，可以有效的提升涂层附着力。然而，以上所述涂层体系主要为溶剂型体系，在涂料制备和施工过程中需使用大量溶剂，对环境造成极大的污染。随着涂料行业环保化的呼声越来越高，开发更为环保的聚丙烯塑料涂料成为该行业面临的巨大挑战之一，其核心技术在于开发氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂。目前主要采用丙烯酸树脂接枝改性氯化聚丙烯树脂作为主要研究方向，其技术思路为：通过丙烯酸树脂和氯化聚丙烯树脂发生接枝聚合，得到氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂。然而，现有技术得到的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂在性能上存在两个缺陷：单纯使用氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂制备的涂料对聚丙烯基材通常具有较好的附着力，但该类型制备的底漆对面漆层的附着力不佳。为了提高底漆层与面漆层的附着力，通常在水性底漆配方中添加水性丙烯酸树脂或水性聚酯树脂，但这样会降低底漆与聚丙烯基材的附着力，导致漆膜容易产生缺陷；另一方面，使用现有技术制备的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂与通用型水性丙烯酸或水性聚酯树脂复配使用，容易出现相容性不佳的问题，导致涂料长期储存过程中出现分层和析出等问题，影响涂料的储存稳定性和最终的涂料性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂，在保证与基材具有良好的附着力的同时，与其它水性树脂具有较好的相容性。本专利技术的第二个目的在于提供一种具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂的制备方法。本专利技术的第三个目的在于提供一种具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂在涂料制备中的应用。为实现以上目的，本专利技术的技术方案是：一种具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂，由以下质量百分数的原料制成：助溶剂：5％～20％；氯化聚丙烯：2.5％～15％；亲水型单体：1.5％～8％；附着力促进功能单体：2.5％～10％；相容性功能单体：2％～12.5％；乙烯基系单体：5％～40％；引发剂：0.1％～3％；中和剂:1％～10％；去离子水：25％～46.9％；所述相容性功能单体为含非离子链段的丙烯酸酯单体。所述含非离子链段的丙烯酸酯单体具有式Ⅰ所示的结构：所述R1为H或CH3，R2为甲基或乙基或丁基，n＝为7～35。所述含非离子链段的丙烯酸酯单体为甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇单丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、丁氧基聚乙二醇单丙烯酸酯、丁氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯中的任意一种或几种。在氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂结构中通过接枝共聚的方式引入具有乳化作用的非离子链段，该非离子链段对各种类型水性树脂(如水性丙烯酸、水性聚酯等)具有乳化作用，可以提高聚丙烯塑料用底漆中各组分的相容性，显著提升底漆的储存稳定性。所述亲水型单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐中的任意一种或几种。所述附着力促进功能单体为丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或两种。在氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂结构中通过接枝共聚的方式引入具有大环结构的异冰片酯结构，异冰片酯结构是非极性结构，与聚丙烯基材结构极性相似，可以显著提升所制备涂料与基材的附着力，同时，具有强疏水特性的异冰片酯结构可以显著提高涂层耐水性，抵消亲水性非离子链段引入带来的树脂耐水性的降低。非离子链段的丙烯酸酯单体和附着力促进功能单体协同作用，获得综合性能优异的水性树脂。所述乙烯基系单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸苄酯、苯乙烯中的一种或几种。所述氯化聚丙烯的含氯量为15～55％。所述助溶剂为二甲苯、三甲苯、丁酮、甲基环己烷、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚中的任意一种或几种。所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化物二叔丁基、过氧化物二叔戊基、过氧化苯甲酸叔丁酯中的任意一种或几种。所述中和剂为N,N-二甲基乙醇胺、三乙胺、氨水中的任意一种或几种。上述具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：1)将亲水型单体、附着力促进功能单体、相容性功能单体、乙烯基系单体和引发剂混合均匀，得混合单体A；2)将助溶剂与氯化聚丙烯混合后升温至80～90℃逐步溶解，继续升温至90～110℃后滴加步骤1)中的混合单体A，滴加结束后，于90～110℃保温2～4h，然后降温至40～60℃，加入中和剂进行中和，然后边搅拌边加入去离子水，得氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂。步骤2)中的混合单体A于3～5h内滴加完毕。上述氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂在涂料制备中的应用。本专利技术具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂，是一种水性树脂，通过非离子链段的丙烯酸酯单体在其结构中引入基团，对各种类型水性树脂(如水性丙烯酸、水性聚酯等)具有乳化作用，可将聚丙烯塑料用底漆中的多种水性树脂乳化聚合在一起，提高聚丙烯塑料用底漆中各组分的相容性，显著提升底漆的储存稳定性，避免分层而影响涂料的正常使用；为避免引入非离子链段引起树脂的耐水性降低，通过疏水的异冰片酯在树脂结构上引入大环结构，通过大环结构的疏水及空间位阻大的特点提高涂层耐水性，降低涂层的内应力，减少涂层的体积收缩率，从而显著改善涂层的耐水性指标。本专利技术通过非离子链段的丙烯酸单体与附着力促进功能单体的协同作用，在保证氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂具有较好附着力的同时具有良好的相容性和优异的耐水性，方便涂料的长期存储。具体实施方式实施例及对比例所用原材料除另有说明外均为市售工业用品，可通过商业渠道购得。下述实施例和对比例中所涉及到的原材料包括：氯化聚丙烯树脂16-LP(固含量：100％，氯含量：29％)，工业级，日本东洋纺织；氯化聚丙烯树脂PP803MWS(固含量：100％，氯含量：29.5％)，工业级，日本制纸；甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯MPEG-MA-500(平均分子量500)、甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯MPEG-MA-1000(平均分子量1000)，工业级，中海油常州环保涂料有限公司；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂，其特征在于，由以下质量百分数的原料制成：助溶剂：5％～20％；氯化聚丙烯：2.5％～15％；亲水型单体：1.5％～8％；附着力促进功能单体：2.5％～10％；相容性功能单体：2％～12.5％；乙烯基系单体：5％～40％；引发剂：0.1％～3％；中和剂:1％～10％；去离子水：25％～46.9％；所述相容性功能单体为含非离子链段的丙烯酸酯单体。

【技术特征摘要】
1.一种具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂，其特征在于，由以下质量百分数的原料制成：助溶剂：5％～20％；氯化聚丙烯：2.5％～15％；亲水型单体：1.5％～8％；附着力促进功能单体：2.5％～10％；相容性功能单体：2％～12.5％；乙烯基系单体：5％～40％；引发剂：0.1％～3％；中和剂:1％～10％；去离子水：25％～46.9％；所述相容性功能单体为含非离子链段的丙烯酸酯单体。2.根据权利要求1所述的具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂，其特征在于，所述含非离子链段的丙烯酸酯单体具有式Ⅰ所示的结构：所述R1为H或CH3，R2为甲基或乙基或丁基，n＝为7～35。3.根据权利要求2所述的具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂，其特征在于，所述含非离子链段的丙烯酸酯单体为甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇单丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、丁氧基聚乙二醇单丙烯酸酯、丁氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯中的任意一种或几种。4.根据权利要求1所述的具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂，其特征在于，所述亲水型单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐中的任意一种或几种。5.根据权利要求1所述的具有优异相容性的氯化聚丙烯改性水性丙烯酸树脂，其特征在于，所述附着力促进功能单体为丙烯酸异冰...

【专利技术属性】
技术研发人员：许飞，张玉兴，张汉青，庄振宇，祝宝英，胡中，刘汉功，王艳艳，周丽，刘明，何庆迪，刘睿，左慧明，朱正宝，朱柯，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，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