一種用于金屬涂料環保水性樹脂及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于金屬涂料的水性樹脂及該樹脂的制備方法，特別是一種船 體、集裝箱、室外機器外殼用的采用自乳化為主，兼顧交聯、反應型為輔的環保水性樹脂及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 水性樹脂是以水代替有機溶劑作為分散介質的新型樹脂體系。與水融合，形成溶 液，待水揮發后，形成樹脂模材料。水性樹脂包括三大類:水溶性高分子、高吸水樹脂和水性 涂料，是自70年代發展起來的高分子學科新領域。由于其具有一系列獨特的無可替代的功 能，隨著科研生產的不斷發展，產品的工業化，現已形成一個獨立的行業，屬精細化工的范 疇。由于水性樹脂具有極其廣泛的用途，以極高附加值，多年來一直被列為化工行業發展的 重點。
[0003] 船體、集裝箱、室外機器等外殼用漆是應用于處于外部環境中的金屬設備或部件 的外表涂層，因事故損傷、外部環境侵蝕或使用多年老化（如涂層開裂、變色、失光、粉化 等），需要針對各種復雜情況進行修補或重新涂裝，俗稱補漆。具體講，它與一般工廠的涂裝 生產線不同，無單一的作業，被涂的車型、形狀、顏色都各不相同，多數不能按規定的工序順 序進行作業，而且烘烤溫度最高不能超過60攝氏度，否則會破壞塑料等附件，因此，對船體、 集裝箱、室外機器等外殼用修補漆的性能要求是很高的。此些設備或部件的原漆要求漆膜 有較好的光澤、快干、良好的耐水性、耐溶劑性和耐老化性。修補漆除了要達到這些性能以 外，還必須能夠低溫固化，然而現有用于船體、集裝箱、室外機器等的修補漆的水性樹脂多 不能平衡各方面的性能要求，且現有水性樹脂多使用了揮發性有機化合物(VOC)作為溶劑， 因此對環境造成了嚴重危害。
【發明內容】
[0004] 為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種用于金屬涂料環保水性樹脂及其制 備方法，解決了現有用于船體、集裝箱、室外機器等的修補漆技術中的水性樹脂高VOC揮發 的缺陷，并提高了其耐汽油、耐高溫、耐溫變等性能，具有超強的漆膜柔韌性。
[0005] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0006] -種用于金屬涂料環保水性樹脂，其原料主要包括如下重量份的組分：
[0007] 環碳酸酯10~15份，聚氨酯丙烯酸酯樹脂30~40份，聚甲基丙烯酸甲酯5~8份，苯 乙烯15~20份，丙烯酸20~25份，丙烯酸丁酯5~10份，丙烯酸羥乙酯15~20份，二元胺基化 合物15~20份，N-甲基二乙醇胺20~30份，氟烷基丙烯酸酯20~25份，聚乙二醇20~25份， 過硫酸銨5~10份，過氧化異丙苯15~20份。
[0008] 優選的，所述二元胺基化合物為乙二胺、丁二胺、環己二胺中的一種。
[0009] 優選的，一種用于金屬涂料環保水性樹脂，其原料主要包括如下重量份的組分：
[0010] 環碳酸酯15份，聚氨酯丙烯酸酯樹脂35份，聚甲基丙烯酸甲酯6份，乙二胺20份，丙 烯酸20份，丙烯酸丁酯8份，丙烯酸羥乙酯15份，N-甲基二乙醇胺25份，苯乙烯15份，氟烷基 丙烯酸酯25份，聚乙二醇22份，過硫酸銨8份，過氧化異丙苯18份。
[0011] -種上述用于金屬涂料環保水性樹脂的制備方法，包括按順序進行的如下步驟：
[0012] 步驟一:將相應量的環碳酸酯、聚氨酯丙烯酸酯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯加入燒瓶 中混合均勻，在氮氣保護下機械攪拌，同時升溫至80°C，攪拌5~10分鐘后滴加相應重量份 的丙烯酸，關鍵的，滴加完畢后保溫，保溫期間將苯乙烯、丙烯酸丁酯及丙烯酸羥乙酯混合 在一起并攪拌均勻，保溫20分鐘后將乙烯、丙烯酸丁酯及丙烯酸羥乙酯的混合體一次性加 入，升溫至90°C，攪拌狀態下繼續保溫反應4小時；
[0013] 步驟二:降溫至40°C，加入相應重量份的二元胺基化合物，繼續反應2小時；
[0014]步驟三:將N-甲基二乙醇胺與去離子水按重量比為1:5的比例混溶，然后在800rpm 攪拌速度下加入到步驟二的反應體系中，40°C下繼續保溫3小時，得到預乳化液A;
[0015] 步驟四：將相應重量份的氟烷基丙烯酸酯加入到預乳化液A中高速分散1小時，升 溫至80°C，加入相應重量份的聚乙二醇，同時滴加過硫酸銨，滴加完畢后保溫半小時，繼續 滴加過氧化異丙苯，滴加完畢后保溫反應1小時，然后冷卻，過濾出料，即得所述用于金屬涂 料環保水性樹脂。
[0016] 優選的，所述步驟三中N-甲基二乙醇胺與去離子水的混溶液的加入方式為：先快 速一次性加入一半量，另一半采用滴加方式加入。
[0017] 優選的，步驟四中過硫酸銨的滴加速度大于過氧化異丙苯的滴加速度。
[0018] 本發明的積極效果:本發明與傳統金屬涂料用的水性樹脂相比，不含有異氰酸酯 等有害物質，其VOC的揮發量極低，產品配方綠色環保。為制備對環境友好的用于船體、集裝 箱、室外機器等修補漆的環保水性樹脂，本發明以環碳酸酯、聚氨酯丙烯酸酯樹脂、N-甲基 二乙醇胺(N-MDEA)、苯乙烯、二元胺基化合物和丙烯酸羥乙酯、氟烷基丙烯酸酯等為主要原 料，集滲透型，轉化型，穩定型三者為一體的獨特配方和工藝，采取了滲透轉化機理為主導， 兼顧穩定惰性屏蔽化為輔的配方方案，其卓越的物理性能比傳統的水性樹脂有了很大提 高。本發明制備的水性樹脂具有很好的保光保色性，基于本發明所述水性樹脂的漆膜硬度 較高，干燥快，耐水耐熱性好，可滿足船體、集裝箱、室外機器等表面涂裝的要求。
【具體實施方式】
[0019] 下面對本發明的優選實施例進行詳細說明。
[0020] 實施例1
[0021] 本發明優選實施例1提供一種用于金屬涂料環保水性樹脂，其原料主要包括如下 重量份的組分：
[0022]環碳酸酯10份，聚氨酯丙烯酸酯樹脂30份，聚甲基丙烯酸甲酯5份，苯乙烯15份，丙 烯酸20份，丙烯酸丁酯5份，丙烯酸羥乙酯15份，二元胺基化合物15份，N-甲基二乙醇胺20 份，氟烷基丙烯酸酯20份，聚乙二醇20份，過硫酸銨5份，過氧化異丙苯15份。
[0023]所述二元胺基化合物為乙二胺、丁二胺、環己二胺中的一種。
[0024] 上述用于金屬涂料環保水性樹脂的制備方法，包括按順序進行的如下步驟：
[0025] 步驟一:將相應量的環碳酸酯、聚氨酯丙烯酸酯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯加入燒瓶 中混合均勻，在氮氣保護下機械攪拌，同時升溫至80°C，攪拌5~10分鐘后滴加相應重量份 的丙烯酸，關鍵的，滴加完畢后保溫，保溫期間將苯乙烯、丙烯酸丁酯及丙烯酸羥乙酯混合 在一起并攪拌均勻，保溫20分鐘后將乙烯、丙烯酸丁酯及丙烯酸羥乙酯的混合體一次性加 入，升溫至90°C，攪拌狀態下繼續保溫反應4小時；
[0026]步驟二:降溫至40°C，加入相應重量份的二元胺基化合物，繼續反應2小時；
[0027]步驟三:將N-甲基二乙醇胺與去離子水按重量比為1:5的比例混溶，然后在SOOrpm 攪拌速度下加入到步驟二的反應體系中，40°C下繼續保溫3小時，得到預乳化液A;