一种改性丙烯酸树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性丙烯酸树脂及其制备方法，所述改性丙烯酸树脂由以下主要原料组成：羟基丙烯酸树脂、异氰酸酯和聚天门冬氨酸酯组成，其中羟基丙烯酸树脂由以下重量百分比的原料组成：有机溶剂28‑32％、硬单体40‑51％、软单体3‑7％、羟基单体10‑12％和引发剂4‑5％。本发明专利技术通过引入聚天门冬氨酸酯，将原来羟基丙烯酸树脂上反应活性低的羟基基团替换成高活性的胺基基团，从而提高树脂与固化剂中‑NCO基团的反应速度，显著加快漆膜的固化速度，缩短干燥时间，减少漆膜打磨间隔时间，可取消常规生产中的烘烤工艺，节约能源，另外漆膜的附着力、耐化学品腐蚀性和耐老化性也得到提升。

【技术实现步骤摘要】
一种改性丙烯酸树脂及其制备方法
本专利技术涉及树脂合成
，具体涉及一种改性丙烯酸树脂及其制备方法。
技术介绍
传统的羟基丙烯酸树脂是由丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类以及乙烯类不饱和单体经过共聚而成的一种高分子聚合物，通过选择不同的结构的单体，然后调整单体配比，采用不同工艺，合成不同性能和不同场合的丙烯酸树脂。羟基丙烯酸树脂是一种性价比高，应用广泛的装饰原料，所配制的涂料具有适应性广的特点，广泛用于汽车、家电、手机等行业。一直以来，羟基树脂配方中的羟基基团—OH在与固化剂中的—NCO基团存在反应速度慢，冬天低温反应时间过长的缺点。目前使用的羟基丙烯酸树脂涂料普遍采用延迟固化时间以及增加烘烤工序来解决这个问题；这使得施工工艺时间变长，装饰喷涂生产效率低，烘烤工艺则造成能源的浪费。第二种提高-OH和-NCO反应速度的方法是加入叔胺类，有机金属类催化剂，但是由于这些催化剂加入的量比较大，没有以化学键的形式接在分子结构上，而且起到的效果有限，油漆固化成膜后，催化剂以游离形态残留在漆膜中，对漆膜的外观，耐候性能会产生不良影响。第三种方法是选择异氰酸酯的种类，如选择TDI三聚体之类的芳香族异氰酸酯类引发剂。这类引发剂虽然反应速度快，但是有一个很大的缺陷，耐候性很差，树脂很容易黄变，应用范围有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改性丙烯酸树脂及其制备方法，该改性丙烯酸树脂解决了普通羟基丙烯酸树脂实干慢的问题，改性后的丙烯酸树脂在保持常规性能的基础上显著提高了固化速度，附着力、耐化学品腐蚀性和耐老化性也有一定的提升。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种改性丙烯酸树脂，由以下主要原料组成：羟基丙烯酸树脂、异氰酸酯和聚天门冬氨酸酯；所述羟基丙烯酸树脂由以下重量百分比的原料组成：有机溶剂28-32％、硬单体40-51％、软单体3-7％、羟基单体10-12％和引发剂4-5％；所述异氰酸酯与羟基单体的摩尔比为0.4-1.0，所述聚天门冬氨酸酯与异氰酸酯的摩尔比为1-1.3。所述异氰酸酯与羟基单体的重量比为0.4-1.7，所述聚天门冬氨酸酯与异氰酸酯的重量比为0.5-2.0。优选地，所述有机溶剂为醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯、醋酸仲丁酯或醋酸乙酯中的任意一种或几种。优选地，所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯或甲基丙烯酸环己酯中的任意一种或几种。优选地，所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸甲酯中的任意一种或几种。优选地，所述羟基单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯中的任意一种或几种。优选地，所述引发剂为过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二叔戊基中的任意一种或几种。优选地，所述异氰酸酯为IPDI或六氢甲苯二异氰酸酯。优选地，所述聚天门冬氨酸酯的固体含量大于95％，粘度为0.2-0.5Pa.s。上述改性丙烯酸树脂的制备方法，包括如下步骤：S1.合成羟基丙烯酸树脂：将有机溶剂升温至反应温度，滴加硬单体、软单体、羟基单体和引发剂的混合物，保温反应，获得羟基丙烯酸树脂作为预聚体Ⅰ段；S2.合成氨基甲酸酯预聚物：降温后加入催化剂，再滴加异氰酸酯，然后保温反应，获得氨基甲酸酯预聚物作为预聚体Ⅱ段，反应方程式如式1(式中～～～～为羟基丙烯酸树脂的主链)：S3.将步骤S2的氨基甲酸酯预聚物缓慢加入聚天门冬氨酸酯中，控温搅拌反应，得到改性丙烯酸树脂，反应方程式如式2：需要理解的是，在式1中，在催化剂的作用下，IPDI会优先选择性的反应己环上的NCO基团，C＝N键打开，取代羟基上的氢原子。优选地，步骤S1在保护气氛下进行，在升温前通入保护气体置换空气。优选地，步骤S1所述羟基丙烯酸树脂的重均分子量为1500-6000。优选地，步骤S2所述催化剂为辛酸亚锡(缩写SO)、二月桂酸二丁基锡(缩写DBTDL)或三乙胺(缩写TEA)中的至少一种。优选地，步骤S1所述反应温度为150-170℃，保温反应时间为4-6h。优选地，步骤S1控制在2-6h内滴加完混合物，步骤S2控制在0-5h内滴加完异氰酸酯。优选地，步骤S2降温到42-46℃，保温反应时间为1-2h。优选地，步骤S3所述控温反应的温度为0-35℃，控温反应的时间为0.5-1h。有益效果：1、本专利技术通过引入聚天门冬氨酸酯，将原来羟基丙烯酸树脂上反应活性低的羟基基团替换成高活性的胺基基团，从而提高树脂与固化剂中-NCO基团的反应速度，显著加快漆膜的固化速度，干燥时间缩短10倍以上；2、本专利技术通过减少漆膜打磨间隔时间，可取消常规生产中需要的烘烤工艺，节约能源；3、本专利技术制备的改性丙烯酸树脂的漆膜的附着力、耐化学品腐蚀性和耐老化性能得到提升。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为实施例1、实施例2和对比例的硬度测试对比图；图2为实施例1、实施例2和对比例的附着力测试对比图。具体实施方式下面结合实施例，更具体地阐明本专利技术的内容。本专利技术的实施并不限于下面的实施例，对本专利技术所做的任何形式上的变通或改变都应在本专利技术的保护范围内。一种改性丙烯酸树脂，其配方组成如表1所示：表1实施例1一种改性丙烯酸树脂的制备方法，包括如下步骤：S1.首先向反应釜内通入氮气，加入30kg的醋酸丁酯，升温至160℃，在6h内向反应釜恒速滴加完17kg甲基丙烯酸甲酯、24kg苯乙烯、7kg甲基丙烯酸环己酯、5kg丙烯酸丁酯、12kg丙烯酸羟乙酯和5kg过氧化二叔丁基的混合物，保温5h，获得低分子量的羟基丙烯酸树脂作为预聚体Ⅰ段；S2.通入冷却水将反应釜内温度降到46℃，加入0.005kg金属有机催化剂辛酸亚锡，在5h内向反应釜恒速滴加完20kgIPDI，保温1h，获得氨基甲酸酯预聚物作为预聚体Ⅱ段；S3.在另一个反应釜内投入36kg聚天门冬氨酸酯作为底料，聚天门冬氨酸酯选用浙江锦丰新材料科技有限公司的JH-8122，固体含量为96％，粘度为0.2Pa.s，保持釜内温度在30℃以下，一边搅拌一边缓慢加入步骤S2的氨基甲酸酯预聚物，加入过程控制温度不超过35℃，如果冷水浴情况下有升温现象，则减慢物料的加入速度，加完后搅拌0.5h，用溶剂调整指标出料，得到改性丙烯酸树脂成品。实施例2一种改性丙烯酸树脂的制备方法，包括如下步骤：S1.首先向反应釜内通入氮气，加入30kg的醋酸丁酯，升温至160℃，在6h内向反应釜恒速滴加完17kg甲基丙烯酸甲酯、24kg苯乙烯、7kg甲基丙烯酸环己酯、5kg丙烯酸丁酯、12kg丙烯酸羟乙酯和5kg过氧化二叔丁基的混合物，保温5h，获得低分子量的羟基丙烯酸树脂作为预聚体Ⅰ段；S2.通入冷却水将反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性丙烯酸树脂，其特征在于，由以下主要原料组成：羟基丙烯酸树脂、异氰酸酯和聚天门冬氨酸酯；/n所述羟基丙烯酸树脂由以下重量百分比的原料组成：/n有机溶剂28-32％、硬单体40-51％、软单体3-7％、羟基单体10-12％和引发剂4-5％；/n所述异氰酸酯与羟基单体的重量比为0.4-1.7，所述聚天门冬氨酸酯与异氰酸酯的重量比为0.5-2.0。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性丙烯酸树脂，其特征在于，由以下主要原料组成：羟基丙烯酸树脂、异氰酸酯和聚天门冬氨酸酯；
所述羟基丙烯酸树脂由以下重量百分比的原料组成：
有机溶剂28-32％、硬单体40-51％、软单体3-7％、羟基单体10-12％和引发剂4-5％；
所述异氰酸酯与羟基单体的重量比为0.4-1.7，所述聚天门冬氨酸酯与异氰酸酯的重量比为0.5-2.0。


2.根据权利要求1所述的改性丙烯酸树脂，其特征在于，所述有机溶剂为醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯、醋酸仲丁酯或醋酸乙酯中的任意一种或几种。


3.根据权利要求1所述的改性丙烯酸树脂，其特征在于，所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸环己酯中的任意一种或几种；所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯中的任意一种或几种。


4.根据权利要求1所述的改性丙烯酸树脂，其特征在于，所述羟基单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的任意一种或几种；所述引发剂为过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二叔戊基中的任意一种或几种。


5.根据权利要求1所述的改性丙烯酸树脂，其特征在于，所述异氰酸酯为IPDI或六氢甲苯二异氰酸酯。

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【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，谭征兵，
申请(专利权)人：广东柯力森树脂有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44