一种高羟基含量水性丙烯酸分散体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了属于高分子涂料技术领域的一种高羟基含量水性丙烯酸分散体及其制备方法。所述水性丙烯酸分散体的组成为软单体5‑20wt％，硬单体5‑20wt％，改性硅油0.4‑20wt％，反应型溶剂5‑50wt％，羟基单体5‑40wt％，亲水单体0.5‑10wt％，中和剂1‑10wt％，去离子水30‑70wt％，余量为引发剂和链转移剂；本发明专利技术提供一种合成方法克服了现有技术中高羟基含量带来的粘度增大的问题，提供了一种同时兼具高羟基含量、高固含量和低粘度的水性羟基丙烯酸分散体，羟基含量高达4‑7％，固含量高达40‑70％。

【技术实现步骤摘要】
一种高羟基含量水性丙烯酸分散体及其制备方法
本专利技术属于高分子涂料
，尤其涉及一种高羟基含量水性丙烯酸分散体及其制备方法。
技术介绍
羟基丙烯酸树脂水分散体简称羟丙分散体，国内外对羟丙分散体的制备与研究报道较多。并且市场上已有类似的产品出售。但现有的商品化羟丙分散体树脂或多或少都存在着黏度大羟值不高、固含量低、溶剂含量高等问题。这是因为当羟丙分散体中极性基团羧基、羟基含量过高时，易引起其在水分散时黏度的反常，从而导致难以制备高固体分低黏度的羟丙树脂水分散体，而高黏度低固体分导致涂料的施工困难且涂膜的丰满度、流平性等达不到使用要求。因此，为了解决上述问题，往往在制备高固低黏的羟丙分散体树脂过程中选用价格较昂贵的高沸点溶剂或增加溶剂的用量，亦或降低羟基含量，而这些措施虽然实现了分散体树脂的高固低黏，但却增加了VOC含量和生产成本，并且也会因降低羟基含量引起交联密度不够而导致涂膜耐性不达标，特别是在耐盐雾性和耐候性方面难以满足使用要求。现有的水性丙烯酸分散体的合成一般都采用分步滴加来形成壳核的结构(CN201811314199X一种自交联核壳结构的水性丙烯酸分散体及其制备方法和应用)，并且采用高温反应来降低产物分子量，以达到产物分子量低、粘度小的目的。但羟基单体完全在壳层，如果羟基含量够高，那么产品粘度一定很大，因而固含量难以很高。而一些高羟基含量的专利(CN2018112474986)中，有的合成方法简单，并没有提及对羟基单体的处理或保护，并且有没有提及最终羟基含量提高了多少。专利CN2017108247241是高羟基含量的聚氨酯分散体，虽然羟基含量可达3-6％，但是聚氨酯的分子结构决定了产品最终的耐盐雾耐候、耐液体介质性能要低于丙烯酸类分散体。而且合成分散的固含一般都在40％，可见产品粘度影响了固含量的提高。CN2017111229713一种水性羟基丙烯酸分散体及制备方法，该专利利用多元醇打底，采用高温聚合和低温聚合结合的方式合成了一种不含有机溶剂的水性羟基丙烯酸分散体。这种方法额外引入了一种多元醇作为打底溶剂，并未参加反应，且反应分为高温及低温两步聚合。虽然文中提及多元醇会与固化剂反应，但其对性能的影响并未可知。其次，反应过程繁琐，并未提及具体羟基含量的多少。CN2020106426554通过反应性多元醇溶剂，以链转移聚合方法制得高固体分的得到水性羟基丙烯酸分散体。该方法操作简单，漆膜性能优异。但是一步法引入含羟基的丙烯酸单体使大量羟基在水和时会增加分散难度，使分散体粘度增大，固含量降低。现有技术的缺点：羟基含量的提高需要更多的羟基单体引入，如何保护这些羟基基团使其不影响水合粘度；增加羟基含量就需要引入高沸点溶剂或增加溶剂的用量，影响VOC值。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种高羟基含量水性丙烯酸分散体，所述水性丙烯酸分散体的组成及质量分数如下：所述的改性硅油包括两端或单末端带甲基丙烯酸或巯基官能团的硅油且硅油链在支链的硅油产品中的一种或一种以上。所述改性硅油在25℃下的粘度为90-1000mm2/s，优选为90-800mm2/s，更优选为10-800mm2/s。所述改性硅油具体包括信越有机硅的KF-2001、KF-2004、X-22-174ASX、X-22-174BX、KF-2012、X-22-2426、X-22-2404。所述水性丙烯酸分散体中，固含量为40-70％；羟基含量4-8％；分子量为2-15万。所述的软单体包括丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸正辛酯，丙烯酸己酯，丙烯酸异辛酯，甲基丙烯酸异辛酯，甲基丙烯酸十二烷酯，叔碳酸乙烯酯中的一种或一种以上。所述的硬单体包括丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸正丁酯，甲基丙烯酸丙酯，甲基丙烯酸环己酯，醋酸乙烯酯，苯乙烯中的一种或一种以上。所述的反应型溶剂包括丙烯酸类改性的聚酯多元醇，叔碳酸缩水甘油酯，叔碳酸乙烯酯，甲基丙烯酸异冰片酯，丙烯酸缩水甘油酯中的一种或一种以上；进一步的，所述丙烯酸类改性的聚酯多元醇包括丙烯酸类改性的聚己内酯多元醇，聚醚多元醇，聚碳酸酯多元醇中的一种或一种以上；进一步的，所述丙烯酸类改性的聚酯多元醇的分子量在100-1000。所述的羟基单体包括甲基丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟丙酯，丙烯酸羟丙酯中的一种或一种以上。所述的亲水单体包括甲基丙烯酸，丙烯酸，衣康酸，马来酸，马来酸酐中的一种或一种以上；所述的中和剂包括三乙胺、三乙醇胺、二乙醇胺、N,N-二甲基乙酰胺，氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或一种以上；所述的引发剂包括二叔丁基过氧化物，二叔戊基过氧化物，过氧化苯甲酸叔丁酯，过氧化苯甲酰，偶氮二异丁腈中的一种或一种以上；所述的链转移剂包括十二烷基硫醇，脂肪族硫醇中的一种或一种以上。水性丙烯酸分散体的制备方法，包括以下步骤：1)制备核层混合液：将软单体、羟基单体、亲水单体，引发剂、链转移剂和反应型溶剂混合20分钟，备用；核层混合液中羟基单体、亲水单体的质量分别为所述水性丙烯酸分散体中羟基单体、亲水单体的质量的50-90％、5-20％；引发剂、链转移剂质量分别为核层混合液中单体总质量的0.5-10％、0.1-8％；核层混合液中单体总质量为核层混合液中软单体、羟基单体、亲水单体的总质量；反应型溶剂的质量为所述水性丙烯酸分散体中的反应型溶剂质量的0-40％；2)制备壳层混合液：将硬单体、羟基单体、亲水单体，引发剂、链转移剂和反应型溶剂混合20分钟，备用；壳层混合液中羟基单体、亲水单体的质量分别为所述水性丙烯酸分散体中羟基单体、亲水单体的质量的10-50％、80-95％；引发剂、链转移剂的质量分别为壳层混合液中单体总质量的0.5-10％、0.1-8％；壳层混合液中单体总质量为壳层混合液中硬单体、羟基单体、亲水单体的总质量；反应型溶剂的质量为所述水性丙烯酸分散体中的反应型溶剂质量的0-20％；3)合成核结构：将所述水性丙烯酸分散体中反应型溶剂质量的30-80％加入反应釜中，升温至90-150℃；然后向反应釜中加入核层混合液的1-10wt％，10-60分钟后，分别滴加剩余核层混合液及部分改性硅油，滴加速度2-4h；滴加完后，保温2-4h；改性硅油为水性丙烯酸分散体中改性硅油的50-90wt％；4)合成壳结构：向反应釜中加入所述水性丙烯酸分散体中反应型溶剂质量的20-40％及壳层混合液的1-10wt％，10-60分钟后，继续滴加剩余壳层混合液及剩余的改性硅油，滴加速度2-4h；滴加完后，保温2-4h；5)再加入所述水性丙烯酸分散体中所有反应单体质量0.01-1％的引发剂，保温3-6h；6)降温至50-90℃，加入中和剂，中和30-60分钟；7)降温至20-80℃，加入适量去离子水，同时高速搅拌分散30-60分钟，得到水性丙烯酸分散体。所述水性丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高羟基含量水性丙烯酸分散体，其特征在于，所述水性丙烯酸分散体的组成及质量分数如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种高羟基含量水性丙烯酸分散体，其特征在于，所述水性丙烯酸分散体的组成及质量分数如下：



所述的改性硅油包括两端或单末端带甲基丙烯酸或巯基官能团的硅油且硅油链在支链的硅油产品中的一种或一种以上。


2.根据权利要求1所述的水性丙烯酸分散体，其特征在于，所述改性硅油在25℃下的粘度为90-1000mm2/s，优选为90-800mm2/s，更优选为10-800mm2/s。


3.根据权利要求1所述的水性丙烯酸分散体，其特征在于，所述水性丙烯酸分散体中，固含量为40-70％；羟基含量4-8％；分子量为2-15万。


4.根据权利要求1所述的水性丙烯酸分散体，其特征在于，所述的软单体包括丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸正辛酯，丙烯酸己酯，丙烯酸异辛酯，甲基丙烯酸异辛酯，甲基丙烯酸十二烷酯，叔碳酸乙烯酯中的一种或一种以上。


5.根据权利要求1所述的水性丙烯酸分散体，其特征在于，所述的硬单体包括丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸正丁酯，甲基丙烯酸丙酯，甲基丙烯酸环己酯，醋酸乙烯酯，苯乙烯中的一种或一种以上。


6.根据权利要求1所述的水性丙烯酸分散体，其特征在于，所述的反应型溶剂包括丙烯酸类改性的聚酯多元醇，叔碳酸缩水甘油酯，叔碳酸乙烯酯，甲基丙烯酸异冰片酯，丙烯酸缩水甘油酯中的一种或一种以上；
进一步的，所述丙烯酸类改性的聚酯多元醇包括丙烯酸类改性的聚己内酯多元醇，聚醚多元醇，聚碳酸酯多元醇中的一种或一种以上；
进一步的，所述丙烯酸类改性的聚酯多元醇的分子量在100-1000。


7.根据权利要求1所述的水性丙烯酸分散体，其特征在于，所述的羟基单体包括甲基丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟丙酯，丙烯酸羟丙酯中的一种或一种以上。


8.根据权利要求1所述的水性丙烯酸分散体，其特征在于，所述的亲水单体包括甲基丙烯酸，丙烯酸，衣康酸，马来酸，马来酸酐中的一种或一种以上；
所述的中和剂包括三乙胺、三乙醇胺、二乙醇胺、N,N-二甲基乙酰胺，氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或一种以上；
所述的引发剂包括二叔丁基过氧化物，二叔戊基过氧化物，过氧化苯甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建森，罗楠，张冬海，张小宸，张玲，
申请(专利权)人：沧州优美特新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13