專利名稱：水性醇酸丙烯酸樹脂油墨及其制備方法
技術領域：
本發明涉及高分子化學及聚合物涂料組合物技術。
背景技術：
傳統涂料油墨用聞聚物多為溶劑型，主要品種有醇酸樹脂、丙稀酸樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂、聚氨酯樹脂、氨基樹脂及其相互改性等。這些樹脂在后期涂料油墨方面應用及施工過程中會使用大量的有機溶劑。這些溶劑在施工及材料固化過程中要揮發到大氣中，對施工人員的健康有害，污染環境，并且造成能源浪費。隨著世界各國環保意識不斷增強，環保法規對油墨中揮發性有機化合物(VOC)含量的限制日益嚴格，油墨工業朝著低污染、節能型的方向發展。醇酸樹脂在固化成膜前以其低相對分子質量表現出優異的成膜性，使得固化成膜后的涂膜有極高的光澤，且其可制成單組分油墨，易于施工而廣泛應用。但醇酸樹脂漆膜表面固化后由于隔絕氧氣致使實干時間相當慢，漆膜硬度低、耐水性和耐候性較差。因而出現了大量針對醇酸樹脂的改性研究，丙烯酸樹脂具有色淺、耐候、耐光、耐熱、耐腐蝕性好、保色保光性強、漆膜豐滿等特點。采用丙烯酸類對醇酸樹脂進行改性，可使醇酸樹脂具有優異的保光保色性、耐候性、耐久性和耐腐蝕性及快干、高硬度等優點，拓寬醇酸樹脂的應用領域。在樹脂改性方面，通常采用不同種類樹脂在有機溶劑中冷拼改性的方法進行，高分子鏈間在溶劑作用下進行物理混合。當樹脂因分子量大小或官能團結構差異相容性差時，雖然在溶劑作用下能均勻分散，但在固化成型過程中隨著體系中溶劑量的減少，不同種類的樹脂間會顯現出相分離狀態導致材料性能變差。
發明內容
本發明的目的是提供一種水性醇酸丙烯酸樹脂油墨及其制備方法。本發明是水性醇酸丙烯酸樹脂油墨及其制備方法，水性醇酸丙烯酸樹脂油墨，基于水性醇酸丙烯酸樹脂油墨的總質量，按質量百分數計，水性醇酸丙烯酸樹脂油墨的組分為水性醇酸丙烯酸樹脂 65% 80%，顏料3% 4%，填料6 10%，去離子水10% 20%，分散劑0. 05 0. 5%,消泡劑 0. 10% 0. 30%，催干劑 0. 9% 3. 5% ；
基于水性醇酸丙烯酸樹脂的總質量，按質量百分數計，其組分為丙烯酸0. 790). 9%，甲基丙烯酸甲酯8. 19T10. 7%，苯乙烯7. 69T10. 0%，丙烯酸丁酯11. 8% 15. 6%，甲基
丙烯酸-@ -羥乙酯2. 0% 10. 0%,醇酸樹脂9. 0% 19. 0%, 二甲苯4. 05% 4. 95%,正丁醇9. 45% 11. 55%，引發劑 0. 18% 0. 24%，N，N-二甲基乙醇胺 0. 45% 0. 55%,乙二醇丁醚 9% 11%，去離子水27. 0% 33. 0% ；
基于醇酸樹脂的總質量，按質量百分數計，醇酸樹脂的組分為豆油酸55%飛5%，季戊四醇17% 19%，順丁烯二酸酐I. 07% 1. 24%，鄰苯二甲酸酐15. 54% 17. 92%，二甲苯7. 5%，苯甲酸 I. 55% 1. 79% ；基于催干劑的總質量，按質量百分數計，催干劑的組分為異辛酸鈷3. 70%，異辛酸錳
14.81%,異辛酸鋯 14. 81%,乙二醇 I. 85%,去離子水 59. 26%,乳化劑 CO-436 5. 56%。水性醇酸丙烯酸樹脂油墨的制備方法，按以上所述組分進行配料，其步驟為
醇酸樹脂的制備步驟為
(1)在裝有攪拌裝置、油水分離器和溫度計的反應容器中按配方量依次加入豆油酸、季戊四醇、苯甲酸，通氮氣保護，開攪拌和冷凝水，Ih內升溫至180°C ； (2)當溫度達到120°C時加入配方量35% 40%的二甲苯；
(3)溫度到180°C時開始保溫，保溫40min，溫度控制在180 200°C;加入苯酐和順酐配方量的1/2及剩余的二甲苯，IOmin后加入剩余的苯酐和順酐；升溫使溫度控制在210 220°C，保溫 Ih ；
(4)升溫使溫度控制在220 230°C，保溫Ih后開始測酸值；當酸值<17mgKoH/g時開始降溫，降溫至180°C，放出油水分離器中的水和二甲苯，開大氮氣量，將醇酸樹脂中的二甲苯蒸出；降溫至80°C，出料；
催干劑的制備步驟為
(5)將乳化劑C0-436溶于水中，加入乙二醇、異辛酸鈷、異辛酸錳、異辛酸鋯，高速分散1500r/mim，攪拌2h即可得醇醇丙烯酸雜化乳液用催干劑；
水性醇酸丙烯酸樹脂的制備步驟為
(6)將醇酸樹脂溶于丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-￠-羥乙酯中作為混合單體待用；
(7)在裝有攪拌裝置、球形冷凝管、溫度計的反應容器中，加入二甲苯和正丁醇，通氮氣，開攪拌200r/min和冷凝水，升溫至80°C，加入引發劑和混合單體，約3h滴完，保持溫度在78 80°C，反應5h ；
(8)測樹脂酸值達4(T60mgKoH/g，加入乙二醇丁醚，用N，N-二甲基乙醇胺中和反應體系，用去離子水稀釋，降溫至30°C后出料；
水性醇酸丙烯酸樹脂油墨的制備步驟為
(9)將配方量去離子水、顏料、填料、消泡劑、分散劑依次加入多用分散研磨機中進行高速分散30 60min，然后用錐形磨研磨至所需的細度，加入水性醇酸丙烯酸樹脂在多用分散研磨機中分散20 30min后加入催干劑分散均勻即得產品。本發明通過分子設計合成高分子主鏈含有不飽和雙鍵的醇酸樹脂，再與丙烯酸單體進行自由基共聚合，用胺類化合物中和反應體系，合成水可稀釋性醇酸丙烯酸樹脂，醇酸與丙烯酸樹脂分子鏈之間通過化學鍵相連，提高了兩種樹脂相容性，同時在材料固化成型過程中避免了樹脂的相分離。水性醇酸丙烯酸樹脂油墨固化成膜后既具有丙烯酸樹脂色澤好，耐光，耐候性好，保光、保色性好等優點，又具有醇酸樹脂漆膜柔韌堅牢、耐摩擦、耐介質、耐老化性能優良的特點，同時揮發性有機化合物(VOC)含量大大降低。
具體實施例方式本發明是水性醇酸丙烯酸樹脂油墨及其制備方法，水性醇酸丙烯酸樹脂油墨，基于水性醇酸丙烯酸樹脂油墨的總質量，按質量百分數計，水性醇酸丙烯酸樹脂油墨的組分為水性醇酸丙烯酸樹脂 65% 80%，顏料3% 4%，填料6 10%，去離子水10% 20%，分散劑0. 05 0. 5%,消泡劑 0. 10% 0. 30%，催干劑 0. 9% 3. 5% ；
基于水性醇酸丙烯酸樹脂的總質量，按質量百分數計，其組分為丙烯酸0. 790). 9%，甲基丙烯酸甲酯8. 19T10. 7%，苯乙烯7. 69T10. 0%，丙烯酸丁酯11. 8% 15. 6%，甲基
丙烯酸-@ -羥乙酯2. 0% 10. 0%,醇酸樹脂9. 0% 19. 0%, 二甲苯4. 05% 4. 95%,正丁醇9. 45% 11. 55%，引發劑 0. 18% 0. 24%，N，N-二甲基乙醇胺 0. 45% 0. 55%,乙二 醇丁醚 9% 11%，去離子水27. 0% 33. 0% ；
基于醇酸樹脂的總質量，按質量百分數計，醇酸樹脂的組分為豆油酸55%飛5%，季戊四醇17% 19%，順丁烯二酸酐I. 07% 1. 24%,鄰苯二甲酸酐15. 54% 17. 92%, 二甲苯7. 5%,苯甲酸 I. 55% 1. 79% ；
基于催干劑的總質量，按質量百分數計，催干劑的組分為異辛酸鈷3. 70%，異辛酸錳
14.81%,異辛酸鋯 14. 81%,乙二醇 I. 85%,去離子水 59. 26%,乳化劑 C0-436 5. 56%。水性醇酸丙烯酸樹脂油墨的制備方法，按以上所述組分進行配料，其步驟為
醇酸樹脂的制備步驟為
(1)在裝有攪拌裝置、油水分離器和溫度計的反應容器中按配方量依次加入豆油酸、季戊四醇、苯甲酸，通氮氣保護，開攪拌和冷凝水，Ih內升溫至180°C ；
(2)當溫度達到120°C時加入配方量35% 40%的二甲苯；
(3)溫度到180°C時開始保溫，保溫40min，溫度控制在180 200°C;加入苯酐和順酐配方量的1/2及剩余的二甲苯，IOmin后加入剩余的苯酐和順酐；升溫使溫度控制在210 220°C，保溫 Ih ；
(4)升溫使溫度控制在220 230°C，保溫Ih后開始測酸值；當酸值<17mgKoH/g時開始降溫，降溫至180°C，放出油水分離器中的水和二甲苯，開大氮氣量，將醇酸樹脂中的二甲苯蒸出；降溫至80°C，出料；
催干劑的制備步驟為
(5)將乳化劑C0-436溶于水中，加入乙二醇、異辛酸鈷、異辛酸錳、異辛酸鋯，高速分散1500r/mim，攪拌2h即可得醇醇丙烯酸雜化乳液用催干劑；
水性醇酸丙烯酸樹脂的制備步驟為
(6)將醇酸樹脂溶于丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-￠-羥乙酯中作為混合單體待用；(7)在裝有攪拌裝置、球形冷凝管、溫度計的反應容器中，加入二甲苯和正丁醇，通氮氣，開攪拌200r/min和冷凝水，升溫至80°C，加入引發劑和混合單體，約3h滴完，保持溫度在78 80°C，反應5h ；
(8)測樹脂酸值達4(T60mgKoH/g，加入乙二醇丁醚，用N，N-二甲基乙醇胺中和反應體系，用去離子水稀釋，降溫至30°C后出料；
水性醇酸丙烯酸樹脂油墨的制備步驟為
(9)將配方量去離子水、顏料、填料、消泡劑、分散劑依次加入多用分散研磨機中進行高速分散30 60min，然后用錐形磨研磨至所需的細度，加入水性醇酸丙烯酸樹脂在多用分散研磨機中分散20 30min后加入催干劑分散均勻即得產品。本發明由以下技術方案完成，首先合成了主鏈含不飽和雙鍵的醇酸樹脂，再制備了一種水性醇酸丙烯酸樹脂油墨用催干劑，合成了水性醇酸丙烯酸樹脂，最后將去離子水、顏料、填料、消泡劑、分散劑、催干劑與水性醇酸丙烯酸樹脂分散均勻后制得水性醇酸丙烯酸樹脂油墨。主鏈含不飽和雙鍵的醇酸樹脂合成工藝路線如下
權利要求
1.水性醇酸丙烯酸樹脂油墨，基于水性醇酸丙烯酸樹脂油墨的總質量，按質量百分數計，水性醇酸丙烯酸樹脂油墨的組分為水性醇酸丙烯酸樹脂 65% 80%，顏料39^4%，填料6 10%，去離子水10% 20%，分散劑0. 05 0. 5%,消泡劑0. 10% 0. 30%,催干劑0. 9% 3. 5% ； 基于水性醇酸丙烯酸樹脂的總質量，按質量百分數計，其組分為丙烯酸0. 790). 9%，甲基丙烯酸甲酯8. 19T10. Tl,苯乙烯7. 69T10. 0%，丙烯酸丁酯11. 8% 15. 6%，甲基丙烯酸-@ -羥乙酯2. 0% 10. 0%,醇酸樹脂9. 0% 19. 0%, 二甲苯4. 05% 4. 95%,正丁醇9.45% 11. 55%,弓 I發劑 0. 18% 0. 24%, N，N- 二甲基乙醇胺 0. 45% 0. 55%,乙二醇丁醚 9% 11%，去離子水27. 0% 33. 0% ； 基于醇酸樹脂的總質量，按質量百分數計，醇酸樹脂的組分為豆油酸55%飛5%，季戊四醇17% 19%，順丁烯二酸酐I. 07% 1. 24%，鄰苯二甲酸酐15. 54% 17. 92%，二甲苯7. 5%，苯甲酸 I. 55% 1. 79% ； 基于催干劑的總質量，按質量百分數計，催干劑的組分為異辛酸鈷3. 70%，異辛酸錳14.81%,異辛酸鋯 14. 81%,乙二醇 I. 85%,去離子水 59. 26%,乳化劑 C0-436 5. 56%。
2.根據權利要求I所述的水性醇酸丙烯酸樹脂油墨，其特征在于顏料為耐曬黃、立索爾大紅、酞菁綠、酞菁藍或金紅石型鈦白粉之中選一，填料為膠質碳酸鈣，分散劑為德國BYK公司BYK-023，消泡劑為德國BYK公司BYK-301。
3.根據權利要求I所述的水性醇酸丙烯酸樹脂油墨，其特征在于引發劑為過氧化苯甲酰，乳化劑C0-436為壬基酚聚氧乙烯醚硫酸銨鹽的60%飛4%水溶液。
4.水性醇酸丙烯酸樹脂油墨的制備方法，按權利要求I所述組分進行配料，其步驟為 醇酸樹脂的制備步驟為 (1)在裝有攪拌裝置、油水分離器和溫度計的反應容器中按配方量依次加入豆油酸、季戊四醇、苯甲酸，通氮氣保護，開攪拌和冷凝水，Ih內升溫至180°C ； (2)當溫度達到120°C時加入配方量35% 40%的二甲苯； (3)溫度到180°C時開始保溫，保溫40min，溫度控制在180 200°C;加入苯酐和順酐配方量的1/2及剩余的二甲苯，IOmin后加入剩余的苯酐和順酐；升溫使溫度控制在210 220°C，保溫 Ih ； (4)升溫使溫度控制在220 230°C，保溫Ih后開始測酸值；當酸值<17mgKoH/g時開始降溫，降溫至180°C，放出油水分離器中的水和二甲苯，開大氮氣量，將醇酸樹脂中的二甲苯蒸出；降溫至80°C，出料； 催干劑的制備步驟為 (5)將乳化劑C0-436溶于水中，加入乙二醇、異辛酸鈷、異辛酸錳、異辛酸鋯，高速分散1500r/mim，攪拌2h即可得醇醇丙烯酸雜化乳液用催干劑； 水性醇酸丙烯酸樹脂的制備步驟為 (6)將醇酸樹脂溶于丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-￠-羥乙酯中作為混合單體待用； (7)在裝有攪拌裝置、球形冷凝管、溫度計的反應容器中，加入二甲苯和正丁醇，通氮氣，開攪拌200r/min和冷凝水，升溫至80°C，加入引發劑和混合單體，約3h滴完，保持溫度在78 80°C，反應5h ； (8)測樹脂酸值達4(T60mgKoH/g，加入乙二醇丁醚，用N，N-二甲基乙醇胺中和反應體系，用去離子水稀釋，降溫至30°C后出料； 水性醇酸丙烯酸樹脂油墨的制備步驟為· (9)將配方量去離子水、顏料、填料、消泡劑、分散劑依次加入多用分散研磨機中進行高速分散30 60min，然后用錐形磨研磨至所需的細度，加入水性醇酸丙烯酸樹脂在多用分散研磨機中分散20 30min后加入催干劑分散均勻即得產品。
全文摘要
水性醇酸丙烯酸樹脂油墨及其制備方法，通過分子設計合成高分子主鏈含有不飽和雙鍵的醇酸樹脂，再與丙烯酸單體進行自由基共聚合，用胺類化合物中和反應體系，合成水可稀釋性醇酸丙烯酸樹脂，醇酸與丙烯酸樹脂分子鏈之間通過化學鍵相連，提高了兩種樹脂相容性，同時在材料固化成型過程中避免了樹脂的相分離。最后將去離子水、顏料、填料、消泡劑、分散劑、催干劑與醇酸丙烯酸雜化乳液分散均勻后制得水性醇酸丙烯酸樹脂油墨。
文檔編號C09D151/08GK102746730SQ201210170690
公開日2012年10月24日 申請日期2012年5月29日 優先權日2012年5月29日
發明者傾彩霞, 吳純, 周應萍, 崔卓, 崔錦峰, 李軍, 李延華, 楊保平, 郭軍紅, 陳碧碧, 魏小赟 申請人:蘭州理工大學