水性树脂及其制备方法与应用、水性涂料及涂膜制品技术

本发明专利技术提供一种水性树脂及其制备方法与应用、水性涂料及涂膜制品。该水性树脂中，将特定配比的丙烯酸酯单体和聚乙二醇丙烯酸酯化合物引入到不饱和聚酯树脂中，使水性树脂具有亲水链段的结构，该结构具有优异的水化稳定性、相容性；同时，树脂分子水中聚乙二醇丙烯酸酯类结构能形成分子内氢键、且进一步与亲水性溶剂形成氢键，进一步改善了树脂的储存稳定性及粒径的调控性，使水性树脂具有优异贮存稳定性，且树脂的粒径控制在不超过110nm范围内。该水性树脂应用于制备涂料时，涂料贮存稳定性高，同时还能保持优异的相容性的施工性，且形成的涂膜光滑、平整性好。

【技术实现步骤摘要】
水性树脂及其制备方法与应用、水性涂料及涂膜制品
本专利技术涉及水性涂料
，特别是涉及一种水性树脂及其制备方法与应用、水性涂料及涂膜制品。
技术介绍
随着科技的发展，环保要求不断提高，水性涂料因其具有低VOC含量、溶剂毒性小的特点而成为环保材料中的受人关注的焦点之一；其中，水性树脂作为水性涂料的成膜物质，其粘度、VOC含量、粒径的大小以及储存稳定性等对涂料的性能起了决定性作用。然而，传统技术制得的水性树脂往往存在储存稳定性不佳的问题，从而导致涂料分层、分子量剧烈下降、性能劣化等问题。传统技术中，一方面通过往涂料中加入各类稳定剂来改善涂料的贮存稳定性，但稳定剂的加入往往对涂料的相容性、施工性和保光保色性会有不利的影响；另一方面，通过对树脂的进行改性从而制得贮存性能优异的树脂，然而这些改性后的树脂主要是油性树脂，无法使用到水性体系中，不符合未来的环保趋势；并且，经过改性后制得的树脂的粒径大，无法满足高性能水性涂料的要求。因此，急需研发出一种贮存稳定性高且粒径小的水性树脂。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供了一种贮存稳定性高且粒径小的水性树脂及其制备方法和应用，并进一步提供了一种水性涂料及涂膜制品。本专利技术的技术方案如下。本专利技术一方面提供了一种水性树脂，该水性树脂包括以下重量百分比的组分：2％～34％不饱和聚酯树脂、1.4％～25％丙烯酸酯单体、2％～13％聚乙二醇丙烯酸酯化合物、0.06％～0.6％引发剂、1％～2％中和剂、5％～10％有机溶剂和26.4％～77.54％水。进一步地，上述水性树脂包括以下重量百分比的组分：2％～34％不饱和聚酯树脂、1.4％～25％丙烯酸酯单体、4％～13％聚乙二醇丙烯酸酯化合物、0.1％～0.6％引发剂、1％～2％中和剂、5％～10％有机溶剂和29％～71.9％水。上述聚乙二醇丙烯酸酯化合物具有如式(Ⅰ(所示的结构：其中，R1选自碳原子数1～4的烷基中的任意一种；R2选自甲基或氢原子，n选自1～500的整数。上述引发剂选自过氧化合物引发剂；上述中和剂选自小分子胺类化合物。上述不饱和聚酯树脂主要由多元酸和多元醇通过缩聚反应制备得到。上述不饱和聚酯树脂的酸值为2mgKOH/g～20mgKOH/g、羟值为50mgKOH/g～150mgKOH/g、重均分子量为5×103～3×105。进一步地，上述丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、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、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸磷酸酯、甲基丙烯酸磷酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少一种。上述有机溶剂选自丙二醇单丁醚、异丙醇、异丁醇、正丁醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚中的至少一种。本专利技术进一步提供了一种水性树脂的制备方法，包括以下步骤：提供以下重量百分比的原料：2％～34％不饱和聚酯树脂、1.4％～25％丙烯酸酯单体、2％～13％聚乙二醇丙烯酸酯化合物、0.06％～0.6％引发剂、1％～2％中和剂、5％～10％有机溶剂和26.4％～77.54％水；将上述不饱和聚酯树脂、上述聚乙二醇丙烯酸酯化合物和上述有机溶剂混合，得到混合物；将上述丙烯酸酯单体和部分引发剂同时滴入上述混合物中，预聚，得到预聚物；将剩余的引发剂加入上述预聚物中，二次聚合后加入上述中和剂，中和反应后加入水，乳化得到所述水性树脂。上述预聚的条件为：110℃～160℃下反应1h～2h；上述中和反应的条件是：60℃～90℃下反应0.5h～1h。上述的水性树脂的制备方法中，还包括不饱和聚酯树脂的制备步骤：在保护气体氛围下，将多元酸和多元醇混合，先后经第一阶段反应和第二阶段反应，加入共沸溶剂，回流脱水，得到所述不饱和聚酯树脂；其中，第一阶段反应的条件是：在0.5h～1.5h内升温至120℃～180℃；第二阶段反应的条件是：在3h～4h内升温至200℃～240℃。本专利技术还提供了上述的水性树脂或上述的水性树脂的制备方法制得的水性树脂在制备涂料中的应用。进一步地，本专利技术提供了一种水性涂料，该水性涂料含有上述的水性树脂或上述的水性树脂的制备方法制得的水性树脂。本专利技术进一步提供了一种涂膜制品，该涂膜制品含有上述的水性涂料形成的涂膜。有益效果上述水性树脂中，将特定配比的丙烯酸酯单体和聚乙二醇丙烯酸酯化合物引入到不饱和聚酯树脂中，使水性树脂具有亲水链段的结构，该结构具有优异的水化稳定性、相容性；同时，树脂分子水中聚乙二醇丙烯酸酯类结构能形成分子内氢键、且进一步与亲水性溶剂形成氢键，进一步改善了树脂的储存稳定性及粒径的调控性，使水性树脂具有优异贮存稳定性，且树脂的粒径控制在不超过110nm范围内。该水性树脂应用于制备涂料时，涂料贮存稳定性高，同时还能保持优异的相容性和施工性。上述水性涂料中，该水性涂料包括上述的水性树脂，该水性树脂能提高涂料的贮存稳定性，且小粒径的树脂更有利于树脂在水性溶剂中的分散均匀，能避免涂料产生团粒，从而改善涂料的施工性，且形成的涂膜光滑、平整性好。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本专利技术一实施方式提供了一种水性树脂，该水性树脂包括以下重量百分比的组分：2％～34％不饱和聚酯树脂、1.4％～25％丙烯酸酯单体、2％～13％聚乙二醇丙烯酸酯化合物、0.06％～0.6％引发剂、1％～2％中和剂、5％～10％有机溶剂和26.4％～77.54％水。上述水性树脂中，将特定配比的丙烯酸酯单体和聚乙二醇丙烯酸酯化合物引入到不饱和聚酯树脂中，使水性树脂具有亲水链段的结构，该结构具有优异的水化稳定性、相容性；同时，树脂分子水中聚乙二醇丙烯酸酯类结构能形成分子内氢键、且进一步与亲水性溶剂形成氢键，进一步改善了树脂的储存稳定性及粒径的调控性，使水性树脂具有优异贮存稳定性，且树脂的粒径控制在不超过110nm范围内。该水性树脂应用于制备涂料时，涂料贮存稳定性高，同时还能保持优异的相容性和施工性。优选地，在其中一个实施例中，上述水性树脂包括以下重量百分比的组分：2％～34％不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性树脂，其特征在于，所述水性树脂包括以下重量百分比的组分：2％～34％不饱和聚酯树脂、1.4％～25％丙烯酸酯单体、2％～13％聚乙二醇丙烯酸酯化合物、0.06％～0.6％引发剂、1％～2％中和剂、5％～10％有机溶剂和26.4％～77.54％水。/n

【技术特征摘要】
1.一种水性树脂，其特征在于，所述水性树脂包括以下重量百分比的组分：2％～34％不饱和聚酯树脂、1.4％～25％丙烯酸酯单体、2％～13％聚乙二醇丙烯酸酯化合物、0.06％～0.6％引发剂、1％～2％中和剂、5％～10％有机溶剂和26.4％～77.54％水。


2.如权利要求1所述的水性树脂，其特征在于，所述水性树脂包括以下重量百分比的组分：2％～34％不饱和聚酯树脂、2％～25％丙烯酸酯单体、4％～13％聚乙二醇丙烯酸酯化合物、0.1％～0.6％引发剂、1％～2％中和剂、5％～10％有机溶剂和29％～71.9％水。


3.如权利要求1所述的水性树脂，其特征在于，所述聚乙二醇丙烯酸酯化合物具有如式(Ⅰ(所示的结构：



其中，R1选自碳原子数1～4的烷基中的任意一种；R2选自甲基或氢原子，n选自1～500的整数。


4.如权利要求1所述的水性树脂，其特征在于，所述引发剂选自过氧化合物引发剂；所述中和剂选自小分子胺类化合物。


5.如权利要求1～4任一项所述的水性树脂，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂主要由多元酸和多元醇通过缩聚反应制备得到。


6.如权利要求5所述的水性树脂，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂的酸值为2mgKOH/g～20mgKOH/g、羟值为50mgKOH/g～150mgKOH/g、重均分子量为5×103～3×105。


7.如权利要求1～4任一项所述的水性树脂，其特征在于，所述丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、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、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹扬锋，杨鹏飞，张杰，黄鹂，胡启明，董军胜，
申请(专利权)人：湖南湘江关西涂料长沙有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43