一種水性丙烯酸樹脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種水性丙烯酸及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，溶劑型的丙烯酸樹脂產(chǎn)品在我國占有重要的地位，但溶劑型的丙烯酸樹脂 因其VOC值高，對環(huán)境和人體健康極為不友好，從而面臨著退出市場的危險。加之人們的環(huán) 保意識在不斷的提高，大量的環(huán)保型產(chǎn)品相繼而出，受到了全社會的重視，其中，水性丙烯 酸樹脂則更得到人們的青睞，例如，德國的化學(xué)巨頭拜耳、巴斯夫、杜邦等對于水性丙烯酸 的研發(fā)投入了大量精力。
[0003] 水性丙烯酸樹脂是以水為溶劑，無毒無味、具有成本低，不污染環(huán)境等特點；另外， 水性丙烯酸涂料的制備更是簡單方便，可根據(jù)實際情況靈活設(shè)計，按照實際需求在水性丙 烯酸樹脂中加入下述的一種或多種助劑：增稠劑、消泡劑、催干劑、防霉殺菌劑、緩蝕劑等。
[0004] 雖然水性丙烯酸樹脂具有無污染、無毒性、無刺激性、光澤較好、耐化學(xué)性好、穩(wěn)定 性高、以及生產(chǎn)安全、價格低廉等優(yōu)點，但是它自身也有不可消除的缺點，主要表現(xiàn)在樹脂 成膜干燥后熱粘冷脆、抗回粘性差、耐熱性不佳、耐水性不長久、抗沖性較差等，從而限制了 水性丙烯酸樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。
[0005] 因此，為了克服水性丙烯酸樹脂的上述缺點，需要對水性丙烯酸樹脂進行改性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明人進行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：使用引發(fā)溫度高的引發(fā) 劑制得的水性丙烯酸樹脂，制得的水性丙烯酸在使用時即使不加入固化劑，得到的丙烯酸 樹脂漆膜與常規(guī)加入固化劑制得的丙烯酸樹脂漆膜具有相近的性能，從而完成了本發(fā)明。
[0007] 本發(fā)明的目的在于提供以下方面：
[0008] 第一方面，本發(fā)明提供一種制備水性丙烯酸樹脂的方法，其特征在于，該方法包括 以下步驟：
[0009] (1)將溶劑升溫，向升溫后的溶劑中滴加包括丙烯酸酯類單體混合物I、引發(fā)劑和 鏈轉(zhuǎn)移劑的混合物A，保溫；
[0010] ⑵向步驟1得到的體系中滴加包括丙烯酸酯類單體混合物II、引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑 和丙烯酸類化合物的混合物B;
[0011] (3)向步驟2得到的體系中補加引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑，保溫；
[0012] (4)降溫后加入堿，再加入7K，攪拌，得到水性丙烯酸樹脂。
[0013] 第二方面，本發(fā)明還提供一種由上述方法制得的水性丙烯酸樹脂。
[0014] 第三方面，本發(fā)明還提供由上述第一方面的方法制得的水性丙烯酸樹脂或第二方 面提供的水性丙烯酸樹脂的使用方法，其特征在于，所述水性丙烯酸樹脂在使用時不加入 固化劑。
[0015] 第四方面，本發(fā)明還提供由上述第一方面的方法制得的水性丙烯酸樹脂或第二方 面提供的水性丙烯酸樹脂作為黏合劑的用途。
【附圖說明】
[0016] 圖1示出實施例2制得水性丙烯酸樹脂制成漆膜后，其上水滴形態(tài)照片；
[0017] 圖2示出實施例3制得水性丙烯酸樹脂制成漆膜后，其上水滴形態(tài)照片；
[0018] 圖3示出實施例6制得水性丙烯酸樹脂制成漆膜后，其上水滴形態(tài)照片；
[0019] 圖4示出實施例7制得水性丙烯酸樹脂制成漆膜后，其上水滴形態(tài)照片；
[0020] 圖5示出實施例8制得水性丙烯酸樹脂制成漆膜后，其上水滴形態(tài)照片。
【具體實施方式】
[0021] 下面通過對本發(fā)明進行詳細說明，本發(fā)明的特點和優(yōu)點將隨著這些說明而變得更 為清楚、明確。
[0022] 以下具體說明本發(fā)明。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種制備水性丙烯酸樹脂的方法，其特征在于，該方 法包括以下步驟：
[0024] 步驟1，將溶劑升溫，向升溫后的溶劑中滴加包括丙烯酸酯類單體混合物I、引發(fā) 劑和鏈轉(zhuǎn)移劑的混合物A，保溫。
[0025] 所述丙烯酸酯類單體混合物I包括以下體積配比的組分，
[0026] 甲基丙烯酸甲酯 15~20體積份
[0027] 丙烯酸丁酯 15~20體積份
[0028] 甲基丙烯酸羥乙酯 10~18體積份，
[0029] 優(yōu)選為，
[0030] 甲基丙烯酸甲酯 16~19體積份
[0031] 丙烯酸丁酯 16~19體積份
[0032] 甲基丙烯酸羥乙酯 12~16體積份，
[0033] 更優(yōu)選為，
[0034] 甲基丙烯酸甲酯 18體積份
[0035] 丙烯酸丁酯 18體積份
[0036] 甲基丙烯酸羥乙酯 15體積份。
[0037] 本發(fā)明對上述混合物I的混合方式不做特別限定，優(yōu)選使用超聲的方式進行混 合。
[0038] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由引發(fā)溫度為90°C~120°C的引發(fā)劑制得的水性丙烯酸在使用 時無需加入固化劑，在金屬表面形成漆膜后，漆膜的硬度、附著力、抗沖擊力、接觸角、耐水 性等性能顯著增強，因此，本發(fā)明選擇引發(fā)溫度為90°C~120°C的引發(fā)劑，如過氧化苯甲酰 (91 °C時的半衰期為t1/2 =Ih)、過氧化新癸酸異丙苯酯、過氧化二碳酸雙-2乙基已酯、過氧 化二（鄰一甲基苯甲酰）（MBPO)、叔丁基過氧化氫（TBHP)和異丙苯過氧化氫，優(yōu)選為過氧 化苯甲酰、過氧化二（鄰一甲基苯甲酰）（MBPO)、叔丁基過氧化氫（TBHP)和異丙苯過氧化 氫，更優(yōu)選為過氧化苯甲酰。本發(fā)明中，所述鏈轉(zhuǎn)移劑選自脂肪族硫醇中的一種或多種，特 別地，鏈轉(zhuǎn)移劑優(yōu)選為十^烷基硫醇和十八烷基醇，更優(yōu)選為正十^烷基硫醇、叔十^烷基 硫醇和正十八烷基硫醇中的一種或多種，進一步的，優(yōu)選正十二烷基硫醇。
[0039] 本發(fā)明中，混合物A包括以下重量/體積配比的組分，
[0040] 丙烯酸酯類單體混合物I 40~60體積份
[0041] 引發(fā)劑 1~20重量份
[0042] 鏈轉(zhuǎn)移劑 2~8體積份，
[0043] 優(yōu)選為，
[0044] 丙烯酸酯類單體混合物I 45~55體積份
[0045] 引發(fā)劑 2~18重量份
[0046] 鏈轉(zhuǎn)移劑 3~7體積份，
[0047] 更優(yōu)選為，
[0048] 丙烯酸酯類單體混合物I 51體積份
[0049] 引發(fā)劑 3~15重量份
[0050] 鏈轉(zhuǎn)移劑 4~5體積份，
[0051] 其中，1體積份/1重量份，相當(dāng)于，lmL/lg，或者1L/Ikg。
[0052] 本發(fā)明選擇在加入混合物I前將溶劑升溫至引發(fā)劑的引發(fā)溫度附近，一方面加快 了聚合反應(yīng)的進行，另一方面避免了在升溫過程中，體系中的原料發(fā)生副反應(yīng)，生成分子量 差別大的丙烯酸酯聚合物，即，在加入混合物I前將溶劑升溫至引發(fā)劑的引發(fā)溫度附近，能 夠使生成的丙烯酸酯聚合物的分子量更為均勻，從而有效地減小了終產(chǎn)物水性丙烯酸樹脂 的粘度，因此，本發(fā)明選擇首先將溶劑升溫至90°C~120°C，優(yōu)選為KKTC~118°C，更優(yōu)選 為114。(：~116。(：。
[0053] 本發(fā)明中，所述溶劑為沸點高于85°C，同時揮發(fā)性低的有機溶劑，在上述有機溶劑 中特別優(yōu)選低毒型的有機溶劑，所述溶劑選自醇類溶劑、酯類溶劑、酮類溶劑、烴類溶劑、芳 香類溶劑和醚類溶劑，優(yōu)選為異丙醇、丁醇、乙二醇丁醚、乙酸乙酯、環(huán)己酮、硝基乙烷、環(huán)己 烷、三氯乙烯、庚烷、辛烷、硝基甲烷、乙腈、丙腈、甲苯、對二甲苯、乙二醇二甲醚、乙二醇一 甲醚和乙二醇一乙醚，更優(yōu)選為乙二醇丁醚、甲苯、庚烷、丁醇、乙二醇一甲醚、辛烷、乙酸乙 酯、乙二醇一乙醚和對二甲苯，更優(yōu)選為乙二醇丁醚，上述溶劑在回流條件下，能夠使反應(yīng) 溫度保持在90°C~120°C，同時，反應(yīng)中所用引發(fā)劑的引發(fā)溫度也在該溫度范圍附近，甚至 在該溫度范圍內(nèi)，從而原料能夠在高溫下進行縮合反應(yīng)，并且具有適當(dāng)?shù)囊l(fā)速度和聚合 速度，從而聚合反應(yīng)能夠在引發(fā)劑的引發(fā)溫度下進行，優(yōu)選地，聚合反應(yīng)能夠在溫度穩(wěn)定的 回流狀態(tài)下進行。
[0054] 本發(fā)明中，選擇溶劑的體積份為40~60份，優(yōu)選為45~55份，更優(yōu)選為50份。
[0055] 本發(fā)明優(yōu)選采用滴加的方式向溶劑中加入混合物A。
[0056] 本發(fā)明選擇在滴加完混合物A后，使反應(yīng)體系保溫1~5小時，優(yōu)選為2~3小 時，保溫的溫度為l〇〇°C~130°C，優(yōu)選為IKTC~125°C，更優(yōu)選為120°C，從而使聚合反應(yīng) 充分完全，制得的丙烯酸酯聚合物的分子量較為均一。
[0057] 步驟2,向步驟1得到的體系中滴加包括丙烯酸酯類單體混合物II、引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn) 移劑和丙烯酸類化合物的混合物B。
[0058] 本發(fā)明中，步驟2中所述丙烯酸酯類單體混合物II包括以下體積比的組分，
[0059]甲基丙烯酸甲酯 15~20體積份
[0060] 丙烯酸丁酯 15~20體積份
[0061] 甲基丙烯酸羥乙酯 10~18體積份，
[0062] 優(yōu)選為，
[0063] 甲基丙烯酸甲酯 16~19體積份
[0064] 丙烯酸丁酯 16~19體積份
[0065] 甲基丙烯酸羥乙酯 12~16體積份，
[0066] 更優(yōu)選為，
[0067] 甲基丙烯酸甲酯 18體積份
[0068] 丙烯酸丁酯 18體積份
[0069] 甲基丙烯酸