本发明专利技术属于涂料技术领域，公开了一种生物基羟基聚丙烯酸酯分散体及其制备方法与应用。该制备方法使用的原料组分包括丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、含乙烯基的单体、生物基扩链剂；生物基扩链剂为含三个以上环氧基的植物油，且生物基扩链剂在140℃以上的温度下参与反应，制得生物基羟基聚丙烯酸酯分散体。该生物基羟基聚丙烯酸酯分散体，按照质量分数计，固体含量大于45％。将该生物基羟基聚丙烯酸酯分散体应用在双组份聚氨酯涂料中，提高涂料形成的漆膜的物理性能，例如耐化学品性能、耐水性提高。含有三个以上环氧基的植物油作为生物基扩链剂参与反应，可得到分子量大且为支化结构产物，即可促进网状结构产物的生成，提高漆膜的干速。膜的干速。
【技术实现步骤摘要】
一种生物基羟基聚丙烯酸酯分散体及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于涂料
，特别涉及一种生物基羟基聚丙烯酸酯分散体及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]涂料涂覆在物体表面，对物体可以起到保护、装饰或其他功能。现有木器涂料多为溶剂型涂料(也称为油性涂料)，含有超过50％的有机溶剂，这些溶剂在施工过程中会挥发到大气中污染环境，还损害人体健康，并且有机溶剂本身会带来安全隐患。因此，木器涂料的水性化是国际涂料发展的趋势。水性木器涂料包括单组分和双组分水性木器涂料。其中，单组分水性木器涂料的耐水性、耐化学品性及硬度等漆膜性能与油性涂料差距较大，严重限制了水性木器涂料的推广应用。双组分水性木器涂料的机械性能、耐水性和耐化学品性与油性涂料相当，克服了单组分水性木器涂料的缺点。
[0003]双组分水性聚氨酯涂料具有优异的涂膜性能，得到了广泛的研究和应用，它由水性聚合物多元醇和水性多异氰酸酯固化剂组成，分开包装，使用时按比例混合。水性聚合物多元醇包括水性聚丙烯酸酯多元醇、水性聚氨酯多元醇、水性聚酯多元醇和聚醚多元醇以及混合多元醇。其中，水性聚丙烯酸酯多元醇具有优异的保色、保光和耐候性，价格便宜，且分子量、玻璃化温度和羟基含量易于调节等优点，是目前双组分水性聚氨酯涂料中水性聚合物多元醇的首选。采用不同聚合工艺可制得乳液和分散体两种类型聚丙烯酸酯多元醇。乳液型聚丙烯酸酯多元醇生产工艺简单，成本低，但其存在羟基含量低，与水性多异氰酸酯固化剂混合制得的漆膜透明差、流平性差、耐化学品性差、硬度低等问题。相比之下，分散体型聚丙烯酸酯多元醇的羟基含量较高，与水性多异氰酸酯固化剂混合制得的漆膜透明度高、流平性好，且具有优异的耐水性及耐化学品性，因此，分散体型聚丙烯酸酯多元醇未来有更大的发展空间。
[0004]分散体型聚丙烯酸酯多元醇又称为羟基聚丙烯酸酯分散体，简称羟丙分散体。现有羟基聚丙烯酸酯分散体仍存在固含低、储存稳定性差、乳白色外观的观感不佳、耐水性、耐化学品性差等问题，且与水性多异氰酸酯固化剂混合后制得漆膜存在干速慢、硬度低等问题，造成以上问题的主要原因是羟基聚丙烯酸酯分散体的聚合物大分子为线型结构，且分子量小。采用常规合成工艺通过调整引发剂或链转移剂添加量等方法提高聚合物分子量时，羟基聚丙烯酸酯分散体预聚体的粘度会明显上升，不利于加水分散，严重时出现预聚体凝胶。
[0005]而且市场上大多使用石油基羟基聚丙烯酸酯分散体来制备双组分水性聚氨酯涂料，这不利于环保。
[0006]因此，亟需提供一种新的羟基聚丙烯酸酯分散体。
技术实现思路
[0007]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一
种生物基羟基聚丙烯酸酯分散体及其制备方法与应用，所述生物基羟基聚丙烯酸酯分散体应用于双组份聚氨酯涂料中，形成的漆膜具有良好的耐水性、耐化学品性能、硬度高，且干速快。
[0008]本专利技术的专利技术构思为：本专利技术制备所述生物基羟基聚丙烯酸酯分散体的原料组分包括丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、含乙烯基的单体、生物基扩链剂，且生物基扩链剂为含三个以上环氧基的植物油。所述生物基扩链剂在预聚体分散前加入，可降低羟基聚丙烯酸酯预聚体的粘度，进而改善生物基羟基聚丙烯酸酯预聚体的分散效果。所述生物基扩链剂在140℃以上的高温下参与反应，生物基扩链剂中的环氧基与羟基聚丙烯酸酯预聚物的羧基发生开环反应，预聚物在乳胶粒中实现扩链，生成羟基，有利于提高分散体的储存稳定性，将所述生物基羟基聚丙烯酸酯分散体应用在双组份聚氨酯涂料中，提高漆膜的物理性能，例如耐化学品性、耐水性提高。而且，含有三个以上环氧基的植物油作为生物基扩链剂参与反应，可得到分子量大且为支化结构产物，即可促进网状结构产物的生成，提高漆膜的干速。
[0009]本专利技术所述生物基羟基聚丙烯酸酯分散体的制备方法，所述制备方法在反应过程中涉及生物基羟基聚丙烯酸酯分散体预聚物，该预聚物在低粘度下实现分散，同时使每个乳胶粒成为微反应器，生物基扩链剂进行的扩链反应在乳胶粒内部进行，既保证了分散过程的稳定性，又保证了生物基羟基聚丙烯酸酯分散体的储存稳定性，并且得到的生物基羟基聚丙烯酸酯分散体固含量高和观感良好。
[0010]本专利技术还提供一种双组份聚氨酯涂料，生物基羟基聚丙烯酸酯分散体与水性多异氰酸酯固化剂混合制得的漆膜干速快，硬度高，并且所得的水性双组分聚氨酯漆膜具有高光泽、高透明度、耐水和耐化学品性能优异、高交联密度以及高硬度、抗刮伤且耐磨等优点，可应用于高档木器涂料、汽车涂料、金属防腐涂料及其它工业防护涂料。
[0011]本专利技术的第一方面提供一种生物基羟基聚丙烯酸酯分散体的制备方法。
[0012]具体的，一种生物基羟基聚丙烯酸酯分散体的制备方法，所述制备方法使用的原料组分包括丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、含乙烯基的单体、生物基扩链剂；
[0013]所述生物基扩链剂为含三个以上环氧基的植物油，且所述生物基扩链剂在140℃以上的温度下参与反应，制得所述生物基羟基聚丙烯酸酯分散体。
[0014]优选的，所述制备方法使用的原料组分还包括引发剂、活性稀释剂、中和剂、水。
[0015]优选的，所述制备方法，包括以下步骤：
[0016]将所述丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、含乙烯基的单体、引发剂混合，形成混合液；
[0017]将所述活性稀释剂加热至135
‑
155℃，然后滴入所述混合液，搅拌，保温，然后降温至70
‑
85℃，加入所述生物基扩链剂、中和剂、水，分散，然后在160℃以上的温度下反应40
‑
80分钟，制得所述生物基羟基聚丙烯酸酯分散体。
[0018]优选的，加入所述生物基扩链剂后，是在160
‑
175℃下反应45
‑
75分钟。
[0019]优选的，所述丙烯酸类单体选自丙烯酸或甲基丙烯酸中的至少一种。
[0020]优选的，所述丙烯酸酯类单体包括羟基丙烯酸酯单体，以及甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯或甲基丙烯酸卞酯中的至少一种。
[0021]优选的，所述羟基丙烯酸酯单体选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟
乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。
[0022]优选的，所述含乙烯基的单体包括苯乙烯。
[0023]优选的，所述引发剂选自二叔戊基过氧化氢或二叔丁基过氧化氢中的至少一种。
[0024]优选的，所述活性稀释剂为含一个环氧基且不含双键的物质。不含双键的活性稀释剂以打底液加入反应容器中，不含双键保证了其自身在150℃左右的条件下不发生反应，也不与丙烯酸酯单体发生自由基聚合反应。过去的自由基聚合以溶剂作为打底液才可使反应容器中的物质正常搅拌并反应，本专利技术含环氧基的活性稀释剂作为打底液，其可逐渐与羟基聚丙烯酸酯聚合物主链上的羧基反应最终实现无溶剂聚合，且活性稀释剂仅含一个环氧基，保证了预聚体在预聚阶段不形成交联结构，从而利于预本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种生物基羟基聚丙烯酸酯分散体的制备方法，其特征在于，所述制备方法使用的原料组分包括丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、含乙烯基的单体、生物基扩链剂；所述生物基扩链剂为含三个以上环氧基的植物油，且所述生物基扩链剂在140℃以上的温度下参与反应，制得所述生物基羟基聚丙烯酸酯分散体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法使用的原料组分还包括引发剂、活性稀释剂、中和剂、水。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、含乙烯基的单体、引发剂混合，形成混合液；将所述活性稀释剂加热至135
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155℃，然后滴入所述混合液，搅拌，保温，然后降温至70
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85℃，加入所述生物基扩链剂、中和剂、水，分散，然后在160℃以上的温度下反应40
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80分钟，制得所述生物基羟基聚丙烯酸酯分散体。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸类单体选自丙烯酸或甲基丙烯酸中的至少一种；所述丙烯酸酯类单体包括羟基丙烯酸酯单体，以及甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯或甲基丙烯酸卞酯中的至少一种；所述羟基丙烯酸酯单体选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含乙烯基的单体包括苯乙烯；所述活性稀释剂为含一个环氧基且不含双键的物质；所述生物基扩链剂选自环氧大豆油或环氧亚麻籽油中的至少一种。6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以质量份数计，将10
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28份丙烯酸类单体、30
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58份丙烯酸酯类单体、12
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25份含乙烯基的单体、1
【专利技术属性】
技术研发人员：段晓俊，李彩霞，陈锦江，彭刚阳，朱延安，
申请(专利权)人：上海嘉宝莉涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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