水性树脂的制备方法及水性涂料组合物技术

本发明专利技术公开了一种水性树脂的制备方法及水性涂料组合物。本发明专利技术制备的水性树脂含有聚酯基团、聚丙烯树脂基团、有机硅氧烷基团、聚氨酯等多种官能团，为含有硅氧烷结构的丙烯酸接枝改性聚酯型聚氨酯水分散体，其中的硅氧烷结构水解后可以形成无机－有机交联结构，提高了水性树脂的耐水性和耐磨性，丙烯酸官能团结构提高了漆膜的光泽度以及耐候性，同时，聚酯型聚氨酯结构由于具有较大的内聚能，保证了漆膜的高的硬度。所述水性涂料组合物以水性树脂为成膜主体材料，不含有甲苯、二甲苯有毒有害物质，具有优异的光泽度、好的耐磨性、优异的耐水性能和抗老化性能，是综合性能优异的环保型水性涂料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉 及涂料
，更具体地说，涉及一种水性树脂的制备方法及水性 涂料组合物。
技术介绍
溶剂型涂料是一种以有机溶剂为分散介质的涂料，是常用的汽车涂料。公开号 为CN 1130202A的中国专利文献和专利号为US5288865的美国专利文献报道了一种溶剂 型汽车涂料，该溶剂型汽车涂料以羟基丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚酯树脂为成膜树脂， 以氨基树脂和多异氰酸酯为交联剂制备。公开号为CN 1386800A的中国专利文献报道 了一种溶剂型纳米涂料，该纳米涂料具有优异的耐刮擦、高硬度、抗磨性，是重要的汽 车涂料。然而，上述报道的溶剂型涂料含有大量的苯或二甲苯等有害、挥发性的有机物 质，危害人类的身体健康且污染环境。为了解决溶剂型涂料中有机溶剂的问题，相关人员研制了水性涂料。水性涂料 是一种以水为稀释剂、不含有机溶剂的涂料，具有无毒、无刺激气味，对人体无害，不 污染环境等特点，近年来受到了人们的普遍关注，可应用于木器、金属、塑料、玻璃、 建筑等多种材质。作为水性涂料的重要组分部分，水性汽车涂料目前主要为水性丙烯酸 树脂氨基烘漆和水性丙烯酸聚氨酯烘漆等，但是，水性丙烯酸树脂氨基烘漆和水性丙烯 酸聚氨酯烘漆的综合性能较差，该水性汽车涂料在专利号为US4066591、US 4489135的 美国专利文献和公开号为CN101649145A、CN 101712833A的中国专利文献中均有报道。现有技术中，申请号为200710010911.2的中国专利文献报道了一种水性汽车涂 料，该水性汽车涂料由27wt% 36wt%的丙烯酸甲脂树脂、31wt% 41wt%的丙烯酸乙 脂树脂、9wt% 14wt%的水溶性甲醚化氨基树脂、0.1wt% 0.3wt%的水溶性聚氨酯流 平剂、3wt% 5wt%的水性聚氨酯增稠流变剂、3wt% 18.5wt%的去离子水和颜料制 备。但是，该水性汽车涂料仅对水性涂料的漆面丰满度和光泽度进行了改善，无法同时 满足水性涂料对光泽度、硬度、耐水性和耐磨性等综合性能的整体要求，与溶剂型涂料 相比有较大差距。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种水性树脂的制备方法及水性 涂料组合物，本专利技术提供的水性涂料组合物综合性能优异，具有较好的光泽度和硬度， 并且耐水性和耐磨性良好。本专利技术提供一种水性树脂的制备方法，包括以下步骤步骤a)氮气保护下，将第一单体、第二单体、催化剂和抗氧剂混合，反应， 得到第一产物，所述第一单体为三羟甲基丙烷和新戊二醇，所述第二单体包括间苯二 甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠和二酸类单体，所述二酸类单体为丁烯二酸和/或戊烯二 酸；步骤b)氮气保护下，将水性助溶剂、第三单体、Y-缩水甘油醚基丙基三甲氧 基硅烷、自由基引发剂、链转移剂和所述第一产物混合，反应，得到第二产物，所述第 三单体为叔碳酸缩水甘油酯和功能单体，所述功能单体为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸异冰 片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯中的一种或几种；步骤C)氮气保护下，将二异氰酸酯、丁二醇与所述第二产物混合，反应，得到 第三产物；步骤d)将中和剂加入到第三产物中，反应，得到水性树脂。优选的，所述第一单体、第二单体、催化剂、抗氧剂、水性助溶剂、第三单 体、Y-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷、自由基引发剂、链转移剂、二异氰酸酯、中和 剂和丁二醇的重量比为250 500 300 480 0.4 1 0.3 0.8 55 90 38 95 7 16 2 6 0.3 1.5 110 470 5.6 31 10 80。 优选的，所述催化剂为二月硅酸二丁基锡或氯化亚锡；所述抗氧剂为β_(3， 5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或四[β-(3’，5’ -二叔丁基_4’ -羟基 苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述中和剂为三乙胺和/或N，N-二甲基乙醇胺。优选的，所述水性助溶剂为乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、丙二醇、二乙二醇 单丁醚和二丙二醇单丁醚中一种或几种。优选的，所述自由基引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。优选的，所述链转移剂为十二烷基硫醇或2-巯基乙醇。优选的，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯或2，4-甲苯二异氰酸酯。本专利技术还提供一种水性涂料组合物，包括39 65重量份水性树脂、0.4 1.6重量份水性润湿剂、26 43重量份去离子 水、0.4 1.8重量份水性流平剂、0.4 1.7重量份紫外线吸收剂、0.6 2.1重量份水性 消泡剂、0.9 2.6重量份抗划伤剂、16 32重量份交联剂、0.1 0.5重量份酸性催化 剂，所述水性树脂按权利要求1 7任意一项所述的制备方法制备；所述交联剂为甲醚化三聚氰胺树脂和/或高亚氨基树脂。优选的，所述水性润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷型润湿剂；所述水性流平剂为离子型丙烯酸共聚体和/或聚醚改性聚二甲基硅氧烷型流平 剂；所述紫外光吸收剂为苯酮类紫外光吸收剂或苯丙三唑类紫外光吸收剂；所述水性消泡剂为有机硅型消泡剂。优选的，所述抗划伤剂为氧化高密度聚乙烯蜡的非离子乳液；所述酸性催化剂为十二烷基苯磺酸或对甲苯磺酸。从上述的技术方案可以看出，本专利技术提供一种水性树脂的制备方法及水性涂料 组合物。本专利技术制备的水性树脂含有聚酯基团、聚丙烯树脂基团、有机硅氧烷基团、 聚氨酯等多种官能团，为含有硅氧烷结构的丙烯酸接枝改性聚酯型聚氨酯水分散体，其 中的硅氧烷结构水解后可以形成无机-有机交联结构，提高了水性树脂的耐水性和耐磨 性，丙烯酸官能团结构提高了漆膜的光泽度以及耐候性，同时，聚酯型聚氨酯结构由于 具有较大的内聚能，保证了漆膜的高的硬度。所述水性涂料组合物以水性树脂为成膜主体材料，不含有甲苯、二甲苯有毒有害物质，具有优异的光泽度、好的耐磨性、优异的耐水性能和抗老化性能，是综合性能优异的环保型水性涂料。实验结果表明，本专利技术提 供的水性涂料组合物的光泽度为88 94%、百圈磨耗为4 8mg、冲击强度为50 60kg. cm、硬度为2 3H、于40°C在水中浸泡200h无发白无起泡现象、在氙灯气氛中抗老化 性能高达320 420小时。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的水性树脂的核磁共振氢谱谱图。 具体实施例方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实 施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领 域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术 保护的范围。本专利技术公开了一种水性树脂的制备方法，包括以下步骤步骤a)氮气保护下，将第一单体、第二单体、催化剂和抗氧剂混合，反应， 得到第一产物，所述第一单体为三羟甲基丙烷和新戊二醇，所述第二单体包括间苯二 甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠和二酸类单体，所述二酸类单体为丁烯二酸和/或戊烯二 酸；步骤b)氮气保护下，将水性助溶剂、第三单体、Y-缩水甘油醚基丙基三甲氧 基硅烷、自由基引发剂、链转移剂和所述第一产物混合，反应，得到第二产物，所述第 三单体为叔碳酸缩水甘油酯和功能单体，所述功能单体为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸异冰 片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯中的一种或几种；步骤C)氮气保护下，将二异氰酸酯、丁二醇与所述第二产物混合，反应，得到 第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤ａ）氮气保护下，将第一单体、第二单体、催化剂和抗氧剂混合，反应，得到第一产物，所述第一单体为三羟甲基丙烷和新戊二醇，所述第二单体包括间苯二甲酸、间苯二甲酸－５－磺酸钠和二酸类单体，所述二酸类单体为丁烯二酸和／或戊烯二酸；步骤ｂ）氮气保护下，将水性助溶剂、第三单体、γ－缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷、自由基引发剂、链转移剂和所述第一产物混合，反应，得到第二产物，所述第三单体为叔碳酸缩水甘油酯和功能单体，所述功能单体为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯中的一种或几种；步骤ｃ）氮气保护下，将二异氰酸酯、丁二醇与所述第二产物混合，反应，得到第三产物；步骤ｄ）将中和剂加入到第三产物中，反应，得到水性树脂。

【技术特征摘要】
1.一种水性树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤步骤a)氮气保护下，将第一单体、第二单体、催化剂和抗氧剂混合，反应，得到第 一产物，所述第一单体为三羟甲基丙烷和新戊二醇，所述第二单体包括间苯二甲酸、间 苯二甲酸-5-磺酸钠和二酸类单体，所述二酸类单体为丁烯二酸和/或戊烯二酸；步骤b)氮气保护下，将水性助溶剂、第三单体、Y-缩水甘油醚基丙基三甲氧基 硅烷、自由基引发剂、链转移剂和所述第一产物混合，反应，得到第二产物，所述第三 单体为叔碳酸缩水甘油酯和功能单体，所述功能单体为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸异冰片 酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯中的一种或几种；步骤c)氮气保护下，将二异氰酸酯、丁二醇与所述第二产物混合，反应，得到第三 产物；步骤d)将中和剂加入到第三产物中，反应，得到水性树脂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一单体、第二单体、催化 剂、抗氧剂、水性助溶剂、第三单体、Y-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷、自由基引发 剂、链转移剂、二异氰酸酯、中和剂和丁二醇的重量比为250 500 300 480 0.4 1 0.3 0.8 55 90 38 95 7 16 2 6 0.3 1.5 110 470 5.6 31 10 80。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为二月硅酸二丁基锡 或氯化亚锡；所述抗氧剂为β_(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或四 [β-(3’，5’ -二叔丁基_4’ -羟基苯基)丙酸]季戊四醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红明，吕金龙，李季，王献红，王佛松，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]