阅读说明：本技术 一种apao改性水性丙烯酸树脂及其制备方法 (APAO modified waterborne acrylic resin and preparation method thereof ) 是由 张武 康伦国 姚东生 于 2019-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种APAO改性水性丙烯酸树脂及其制备方法,按重量份计,其组分为：APAO 4.0～8.0份、交联单体3.0～6.0份、偶氮二异丁腈0.6～1.2份、丙烯酸2.5～6.5份、二乙二醇单丁醚20.0～40.0份、丙烯酸硬单体40.0～70.0份、丙烯酸软单体10.0～30.0份、中和剂4.0～10.0份、去离子水60.0～100.0份；本发明制得的APAO改性水性丙烯酸树脂,具有优异的附着力、耐水性以及优良的防流挂性能；可配制成单组分、双组分水性涂料,广泛用于水性木器涂料、水性金属涂料、水性工程涂料等。(The invention relates to an APAO modified waterborne acrylic resin and a preparation method thereof, wherein the APAO modified waterborne acrylic resin comprises the following components in parts by weight: 4.0-8.0 parts of APAO, 3.0-6.0 parts of crosslinking monomer, 0.6-1.2 parts of azodiisobutyronitrile, 2.5-6.5 parts of acrylic acid, 20.0-40.0 parts of diethylene glycol monobutyl ether, 40.0-70.0 parts of acrylic hard monomer, 10.0-30.0 parts of acrylic soft monomer, 4.0-10.0 parts of neutralizer and 60.0-100.0 parts of deionized water; the APAO modified waterborne acrylic resin prepared by the invention has excellent adhesive force, water resistance and excellent sagging resistance; can be prepared into single-component and double-component water-based coatings, and can be widely used for water-based wood coatings, water-based metal coatings, water-based engineering coatings and the like.)

一种APAO改性水性丙烯酸树脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性水性丙烯酸树脂，尤其涉及到一种APAO改性水性丙烯酸树脂及其制备方法，属于合成水性树脂技术领域。

背景技术

随着经济的发展，人们对环境的保护问题也日益重视，在涂料树脂行业，水性树脂是一种新型的树脂类型，相对溶剂型树脂，水性树脂所用到的主要溶剂是水，更加环保、更加经济因此水性树脂受到越来越多人的亲睐，它将是21世纪涂料树脂研究领域的主角。

丙烯酸树脂漆具有优良的保光保色以及良好的力学性能、化学稳定性好、成膜能力强、耐热、耐化学品等性能。丙烯酸树脂是由丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类及其它烯属单体共聚制成的树脂，通过选用不同的树脂结构、不同的配方、生产工艺及溶剂组成，可合成不同类型、不同性能和不同应用场合的丙烯酸树脂。

由于丙烯酸树脂在成膜过程中不发生进一步交联，所以相应的附着力较差，受到碰撞时容易造成漆膜脱落；丙烯酸树脂使用的树脂玻璃化温度较高。而丙烯酸树脂的玻璃化温度影响快干漆的硬度和柔韧性，玻璃化温度过高，快干漆的硬度高而柔韧性不足；玻璃化温度过低，快干漆的柔韧性好而硬度低。

随着水性丙烯酸树脂的研究的不断扩展与深入，与之俱来的是多样的合成工艺、丰富的原材料选择以及功能性专业型的产品。为提高丙烯酸树脂的性能；中国专利CN109081884A公开了一种交联改性高光泽水性丙烯酸树脂及其制备方法。树脂组成成分分别为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-2羟乙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、引发剂、N，N二甲基乙醇胺、去离子水。本树脂采用水做稀释剂，不含苯类溶剂，属于水性树脂，对人体和环境无危害，无污染。

中国专利CN108178812A公开了一种氟硅改性丙烯酸树脂及其制备与应用，所述氟硅改性丙烯酸树脂由如下质量配比的原料制成：氟单体1～8％、硅单体1～5％、含叔胺基单体5～13％、含羟基单体7～22％、甲基丙烯酸类单体混合物22～71％、引发剂0.5～6％、溶剂25～35％、有机酸1～5％，各组分总和为100％；在与异氰酸酯固化剂交联成膜后，大多数氟、硅都富集在涂膜的外表面，由于C-F与Si-O的独特特性，致使涂膜具有优异的疏水性、耐腐蚀性、耐化学性；有机硅单体的加入降低了氟的用量，降低生产成本且不影响涂膜的耐腐蚀性和疏水性。

中国专利CN109796555A公开了一种高性能水性丙烯酸树脂的制备方法，所述方法包括，原料质量为含羟基不饱和单体25～35份、硬单体20～40份、软单体20～40份、不饱和羧酸8～15份、引发剂3～5份，有机硅改性剂0.5～2份，链转移剂0.5～1.5份，溶剂80～90份；采用溶液共聚，合成了无色透明、羟基含量2.5mmol/g、固含量60±1%的丙烯酸酯预聚体，再经“成盐法”，得到了水性丙烯酸树脂。利用简便的方法、便宜易得原料、使用常规的设备制备性能优良的水性丙烯酸树脂，产品光泽度高、干燥速度快、力学性能优异，耐水、耐候、耐溶剂性好，满足大部分工件的涂装需求。

目前水性丙烯酸树脂以及改性的水性丙烯酸树脂存在诸多问题，如：很多合成工艺太过复杂苛刻，重复性差，影响产品的稳定性，设备需要特异性改进，能耗大，提高了成本，且其附着力差，防流挂性能不好等；许多原料昂贵且不能稳定供应，影响了正常的生产周期和产品供应。

从全球范围看，水性树脂的核心技术主要掌握在跨国涂料企业之手，并且在欧美市场上得到了广泛的市场应用。这些行业巨头对国内民族涂料企业进行了严密的技术封锁，国内的一些相关企业和研究所只能凭借自主创新来开发新产品。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种APAO改性水性丙烯酸树脂。

本发明的另一目的提供一种APAO改性水性丙烯酸树脂的制备方法。

APAO(非晶态α-烯烃共聚物)是一种低分子量的非晶态塑性体材料，由a-烯烃经聚合反应生成，微观结构上是一种非晶态的、无规则的排列状态，故该材料具有许多结晶性聚合物所不具备的特性，因此在其应用上也具有特殊性。

APAO能有效改善材料的加工性能和相容性，APAO具有很好的流动性，有很好的粘性，不易迁移，防流挂性好，由于APAO具有很好的润湿、流动性能，故可作为良好的分散剂。

本发明是在水性丙烯酸树脂分子结构通过化学键引入APAO，能有效提高水性丙烯酸树脂的附着力以及防流挂性能。

本发明所述的APAO改性水性丙烯酸树脂，采取以下技术方案：按重量份计,其组分为：APAO 4.0～8.0份、交联单体3.0～6.0份、偶氮二异丁腈0.6～1.2份、丙烯酸2.5～6.5份、二乙二醇单丁醚20.0～40.0份、丙烯酸硬单体40.0～70.0份、丙烯酸软单体10.0～30.0份、中和剂4.0～10.0份、去离子水60.0～100.0份。

其中，所述的APAO均分子量为1500～3000。

所述的丙烯酸硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、2-丙基庚基丙烯酸酯的中一种或几种的组合。

所述的丙烯酸软单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、甲基丙烯酸十三碳酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种的组合。

所述的交联单体为丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯中的一种或几种的组合。

所述的中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一种或几种的组合。

本发明提供一种APAO改性水性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：

a）、在储罐中，按配方重量份计，将1/3的二乙二醇单丁醚、APAO、偶氮二异丁腈搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；

b）、在储罐中，按配方重量份计，将交联单体、偶氮二异丁腈、丙烯酸、丙烯酸硬单体、丙烯酸软单体搅拌均匀，得到混合单体Ⅱ；

c）、在多功能反应釜中，通入氮气，加入剩下的2/3二乙二醇单丁醚，升温至80～82℃，然后加入1/4的混合单体Ⅱ，搅拌反应0.5～1.0h，直到出现蓝光为止，然后同时滴加混合液Ⅰ以及剩下的混合单体Ⅱ，滴加时间为3.0～4.0h，滴加完毕，升温至88～90℃，加入适量的偶氮二异丁腈，保温反应1.0～1.5h，反应完毕；

d）、降温至45℃以下，加入中和剂，高速搅拌分散0.5h，加入配方量的去离子水，搅拌分散1.0h，直到完全分散好为止，加去离子水至规定固含，过滤，即得APAO改性水性丙烯酸树脂。

本发明制得的APAO改性水性丙烯酸树脂，具有优异的附着力、耐水性以及优良的防流挂性能；可配制成单组分、双组分水性涂料，广泛用于水性木器涂料、水性金属涂料、水性工程涂料等。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的一种APAO改性水性丙烯酸树脂做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。

实施例1

一种APAO改性水性丙烯酸树脂，按重量份计,其组分为：APAO 6.0份、丙烯酸羟乙酯4.0份、偶氮二异丁腈0.9份、丙烯酸4.0份、二乙二醇单丁醚30.0份、甲基丙烯酸甲酯52.0份、甲基丙烯酸丁酯15.0份、三乙胺8.0份、去离子水80.0份。

本实施例中一种APAO改性水性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：

a）、在储罐中，按配方重量份计，将1/3的二乙二醇单丁醚、APAO、偶氮二异丁腈搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；

b）、在储罐中，按配方重量份计，将丙烯酸羟乙酯、偶氮二异丁腈、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯搅拌均匀，得到混合单体Ⅱ；

c）、在多功能反应釜中，通入氮气，加入剩下的2/3二乙二醇单丁醚，升温至80～82℃，然后加入1/4的混合单体Ⅱ，搅拌反应1.0h，直到出现蓝光为止，然后同时滴加混合液Ⅰ以及剩下的混合单体Ⅱ，滴加时间为3.5h，滴加完毕，升温至88～90℃，加入适量的偶氮二异丁腈，保温反应1.0h，反应完毕；

d）、降温至42℃，加入三乙胺，高速搅拌分散0.5h，加入配方量的去离子水，搅拌分散1.0h，直到完全分散好为止，加去离子水至规定固含，过滤，即得APAO改性水性丙烯酸树脂，固含为41.0%，记为样品1。

实施例2

一种APAO改性水性丙烯酸树脂，按重量份计,其组分为：APAO 6.8份、丙烯酸羟丁酯4.5份、偶氮二异丁腈1.0份、丙烯酸5.5份、二乙二醇单丁醚35.0份、丙烯酸异冰片酯25.0份、丙烯酸甲酯35.0份、甲基丙烯酸丁酯6.0份、甲基丙烯酸月桂醇酯6.0份、三乙胺8.6份、去离子水90.0份。

本实施例中一种APAO改性水性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：

a）、在储罐中，按配方重量份计，将1/3的二乙二醇单丁醚、APAO、偶氮二异丁腈搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；

b）、在储罐中，按配方重量份计，将丙烯酸羟丁酯、偶氮二异丁腈、丙烯酸、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂醇酯搅拌均匀，得到混合单体Ⅱ；

c）、在多功能反应釜中，通入氮气，加入剩下的2/3二乙二醇单丁醚，升温至80～82℃，然后加入1/4的混合单体Ⅱ，搅拌反应1.0h，直到出现蓝光为止，然后同时滴加混合液Ⅰ以及剩下的混合单体Ⅱ，滴加时间为4.0h，滴加完毕，升温至88～90℃，加入适量的偶氮二异丁腈，保温反应1.0h，反应完毕；

d）、降温至40℃，加入三乙胺，高速搅拌分散0.5h，加入配方量的去离子水，搅拌分散1.0h，直到完全分散好为止，加去离子水至规定固含，过滤，即得APAO改性水性丙烯酸树脂，固含为40.5%，记为样品2。

实施例3

一种APAO改性水性丙烯酸树脂，按重量份计,其组分为：APAO 4.5份、丙烯酸羟丙酯4.0份、偶氮二异丁腈0.8份、丙烯酸4.5份、二乙二醇单丁醚30.0份、甲基丙烯酸甲酯48.0份、丙烯酰胺10.0份、甲基丙烯酸十八酯8.0份、甲基丙烯酸丁酯5.0份、三乙胺6.0份、去离子水85.0份。

本实施例中一种APAO改性水性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：

a）、在储罐中，按配方重量份计，将1/3的二乙二醇单丁醚、APAO、偶氮二异丁腈搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；

b）、在储罐中，按配方重量份计，将丙烯酸羟丙酯、偶氮二异丁腈、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸丁酯搅拌均匀，得到混合单体Ⅱ；

c）、在多功能反应釜中，通入氮气，加入剩下的2/3二乙二醇单丁醚，升温至80～82℃，然后加入1/4的混合单体Ⅱ，搅拌反应0.5h，直到出现蓝光为止，然后同时滴加混合液Ⅰ以及剩下的混合单体Ⅱ，滴加时间为3.0h，滴加完毕，升温至88～90℃，加入适量的偶氮二异丁腈，保温反应1.5h，反应完毕；

d）、降温至40℃，加入三乙胺，高速搅拌分散0.5h，加入配方量的去离子水，搅拌分散1.0h，直到完全分散好为止，加去离子水至规定固含，过滤，即得APAO改性水性丙烯酸树脂，固含为41.0%，记为样品3。

性能指标测试：将上述实例中样品1、样品2、样品3与常规的水性丙烯酸树脂4，按照表1的原料配方制备成涂料，对应的涂料样品分别记为涂料1、涂料2、涂料3、涂料4，并分别测试其性能。

表1：涂料配方

将配置好的涂料按照相关标准耐水性（GB/T1733-1993）、附着力（GB/T9286-1998）、耐盐雾性（GB/T1771-2007）、铅笔硬度（GB/T6739-1996）、抗流挂性（GB/T9264-2012）等进行性能指标测试，测试结果如表2所示。

表2：涂层的性能技术指标

检测项目	涂料1	涂料2	涂料3	涂料4
					耐水性	15d	15d	15d	5d
附着力	0级	0级	0级	2级
					铅笔硬度	H	H	H	HB
耐盐雾性	600h	600h	600h	240h
					丰满度（目测）	良好	良好	良好	一般
防流挂性	良好	良好	良好	较差

由表2可以看出本发明的实施例1、实施例2、实施例3样品的附着力、防流挂性、耐水性等性能远远超过常规的水性丙烯酸树脂。

尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。