本发明涉及材料领域，特别是一种水性树脂及其制备方法与应用。
背景技术：
近年来随着体育产业的蓬勃发展，全民健身理念深入人心，各类体育场馆如雨后春笋般建设起来。有机硅改性聚氨酯材料(以下简称硅PU)以其不易老化、开裂、鼓泡、物理性能随温度变化小等优点，广泛用于篮球、羽毛球等体育场地的铺装。硅PU材料铺装的运动场地具有减缓地面对运动员脚踝、关节、韧带的反作用力，同时其上硬下软的结构特性完全满足专业运动对球感的要求，因此硅PU材料广泛用于体育场馆地面铺装。硅PU作为运动场馆铺装材料，往往需要在表层涂覆一层面漆，用来掩盖其层间色差，改善耐摩擦、耐候性、耐污性以及提高装饰性能。目前市场上用于涂覆的硅PU面漆主流产品是油性聚氨酯材料和水性面漆，油性聚氨酯材料含有大量的芳香族溶剂和游离TDI(2,4-甲苯二异氰酸酯)，在“毒跑道事件”后此类产品已经禁用；而水性面漆都存在韧性较差的缺陷，特别是在不同温度下漆膜表现出热粘冷脆的缺点，导致漆膜开裂、鼓泡、易脱落等现象。
技术实现要素：
本发明为了克服上述技术问题的不足，提供了一种水性树脂及其制备方法，该水性树脂在高温下不发粘，低温下不发脆，且具有良好韧性，作为运动场地铺装材料的面漆使用，完全符合要求。
解决上述技术问题的技术方案如下：
一种水性树脂，按重量份计，包括：
进一步地说，该水性树脂按重量份计，包括：
该水性树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酯1000、异佛尔酮二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、N-甲基吡咯烷酮和催化剂按照配方加入至反应釜内，开启搅拌，升温至80～86℃反应1～2小时；
(2)向上述反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸，继续在80～86℃反应1～2小时；
(3)向上述反应釜内再加入乙酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯，撤掉加热源，自然冷却到50～55℃，反应5～15min；
(4)向上述反应釜内再加入三乙胺，反应10～15min；
(5)向上述反应釜内再加入甲基丙烯酸羟乙酯、水、OP-10，十二烷基苯磺酸钠；升温至76～79℃，然后再向反应釜内分别同时滴加过硫酸铵、碳酸氢钠混合水溶液和甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯的混合液，控制滴加速度，确保在1～3小时内滴加完毕，滴加完后再保温1～3小时；
(6)用pH调节剂将步骤(5)得到的反应产物pH值调节到4-8，过滤得到澄清乳液，即为产品。
步骤(1)中所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
该水性树脂可以作为运动场地铺装材料的面漆使用，具体步骤为：
(1)将以下物料按照质量分数混合均匀：
(2)将以上混合物与固化剂按照质量比为100:7混合均匀即可。
进一步地说，步骤(1)中所述的成膜助剂、消泡剂、润湿剂、杀菌剂、增稠剂均采用市售水性助剂成品。
更进一步地说，步骤(2)中所述的固化剂采用牌号为WL72-100、DNW-5500、XP-2655、XP-2547、XP-2487中的任意一种。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种水性树脂，该水性树脂可以作为运动场地，特别是球场的铺装材料的面漆使用。首先，由于本发明创新地使用异佛尔酮二异氰酸酯和聚酯1000，这两种物质在体系中合成的聚氨酯链段属于韧性链段，可以明显改善水性面漆的柔韧性，由于聚氨酯链段和硅PU同属于聚氨酯体系，所以此类链段的存在可以提高水性面漆对硅PU基材的附着力。第二，体系中含有甲基丙烯酸甲酯和乙酸丁酯等丙烯酸单体合成的丙烯酸链段属于硬性链段，大大地提高了水性面漆的耐磨性和耐划伤性。第三，本发明创新地使用甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯等含羟基单体，可以向水性树脂中提供羟基来和水分散型异氰酸酯固化剂反应，提高水性面漆的交联密度，使其具有出色的物理性能。第四，本发明选用过硫酸铵和碳酸氢钠来引发体系，使得体系单体反应完全，大大提高了转化率。第五，本发明还选用OP-10和十二烷基磺酸钠、三乙胺、2,2-二羟甲基丙酸是向体系提供亲水官能团，使水性树脂获得良好的稳定性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例1的产品乳液电镜扫描图；
具体实施方式
实施例1：
一种水性树脂，按重量份计，包括：
该水性树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酯1000、异佛尔酮二异氰酸酯、三羟甲基丙烷和N-甲基吡咯烷酮按照配方加入至反应釜内，再加入适量催化剂二月桂酸二丁基锡，催化剂的用量占整个体系质量百分比为0.1％-0.5％，开启搅拌，升温至86℃反应1小时；
(2)向上述反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸，继续在86℃反应1小时；
(3)向上述反应釜内再加入乙酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯，撤掉加热源，自然冷却到55℃，反应5min；
(4)向上述反应釜内再加入三乙胺，反应15min；
(5)向上述反应釜内再加入甲基丙烯酸羟乙酯、水、OP-10，十二烷基苯磺酸钠；升温至79℃，然后再向反应釜内分别同时滴加过硫酸铵、碳酸氢钠混合水溶液和甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯的混合液，控制滴加速度，确保在1小时内滴加完毕，滴加完后再保温1小时；
(6)用pH调节剂将步骤(5)得到的反应产物pH值调节到4-8，过滤得到澄清乳液，即为产品。
将该产品在硅PU和马口铁板上制备样板，样板在标准状态下放置7天，按GB/T 9286-1998色漆和清漆技术要求测试涂膜的各项基本性能。性能测试结果如下表1所示：
表1
从表1可以看出，该产品性能各方面良好，将其作为运动场地铺装材料的面漆使用完全符合要求。另外，附图1所示为本实施例的乳液产品电镜扫描图，由图1可见，乳液粒径平均在200nm，而且有较高的交联密度。
因为该产品依靠羟基和异氰酸酯基反应形成化学键，这种反应不仅存在于树脂分子间，也存在于树脂和基材之间，所以该产品的交联密度要远远高于市面上同类产品，也就导致该产品性能和市面上同类产品巨大的性能差异。
该水性树脂作为运动场地铺装材料的面漆使用的具体步骤为：
(1)将以下物料按照质量分数混合均匀：
(2)将以上混合物与固化剂按照质量比为100:7混合均匀即可。
进一步地说，步骤(1)中所述的成膜助剂、消泡剂、润湿剂、杀菌剂、增稠剂均采用市售水性助剂成品。
更进一步地说，步骤(2)中所述的固化剂采用牌号为WL72-100。
实施例2
一种水性树脂，按重量份计，包括：
该水性树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酯1000、异佛尔酮二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、N-甲基吡咯烷酮和催化剂二月桂酸二丁基锡按照配方加入至反应釜内，开启搅拌，升温至80℃反应2小时；
(2)向上述反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸，继续在80℃反应2小时；
(3)向上述反应釜内再加入乙酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯，撤掉加热源，自然冷却到50℃，反应15min；
(4)向上述反应釜内再加入三乙胺，反应10min；
(5)向上述反应釜内再加入甲基丙烯酸羟乙酯、水、OP-10，十二烷基苯磺酸钠；升温至76℃，然后再向反应釜内分别同时滴加过硫酸铵、碳酸氢钠混合水溶液和甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯的混合液，控制滴加速度，确保在3小时内滴加完毕，滴加完后再保温3小时；
(6)用pH调节剂将步骤(5)得到的反应产物pH值调节到4-8，过滤得到澄清乳液，即为产品。
该水性树脂作为运动场地铺装材料的面漆使用，具体步骤为：
(1)将以下物料按照质量分数混合均匀：
(2)将以上混合物与固化剂按照质量比为100:7混合均匀即可。
进一步地说，步骤(1)中所述的成膜助剂、消泡剂、润湿剂、杀菌剂、增稠剂均采用市售水性助剂成品。
更进一步地说，步骤(2)中所述的固化剂采用牌号为DNW-5500。
实施例3
一种水性树脂，按重量份计，包括：
该水性树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酯1000、异佛尔酮二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、N-甲基吡咯烷酮和催化剂二月桂酸二丁基锡按照配方加入至反应釜内，开启搅拌，升温至84℃反应1.5小时；
(2)向上述反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸，继续在84℃反应1.5小时；
(3)向上述反应釜内再加入乙酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯，撤掉加热源，自然冷却到53℃，反应10min；
(4)向上述反应釜内再加入三乙胺，反应13min；
(5)向上述反应釜内再加入甲基丙烯酸羟乙酯、水、OP-10，十二烷基苯磺酸钠；升温至78℃，然后再向反应釜内分别同时滴加过硫酸铵、碳酸氢钠混合水溶液和甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯的混合液，控制滴加速度，确保在2小时内滴加完毕，滴加完后再保温2小时；
(6)用pH调节剂将步骤(5)得到的反应产物pH值调节到4-8，过滤得到澄清乳液，即为产品。
该水性树脂作为运动场地铺装材料的面漆使用，具体步骤为：
(1)将以下物料按照质量分数混合均匀：
(2)将以上混合物与固化剂按照质量比为100:7混合均匀即可。
进一步地说，步骤(1)中所述的成膜助剂、消泡剂、润湿剂、杀菌剂、增稠剂均采用市售水性助剂成品。
更进一步地说，步骤(2)中所述的固化剂采用牌号为XP-2655。
实施例4
一种水性树脂，按重量份计，包括：
该水性树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酯1000、异佛尔酮二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、N-甲基吡咯烷酮和催化剂二月桂酸二丁基锡按照配方加入至反应釜内，开启搅拌，升温至81℃反应2小时；
(2)向上述反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸，继续在81℃反应2小时；
(3)向上述反应釜内再加入乙酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯，撤掉加热源，自然冷却到50℃，反应15min；
(4)向上述反应釜内再加入三乙胺，反应15min；
(5)向上述反应釜内再加入甲基丙烯酸羟乙酯、水、OP-10，十二烷基苯磺酸钠；升温至77℃，然后再向反应釜内分别同时滴加过硫酸铵、碳酸氢钠混合水溶液和甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯的混合液，控制滴加速度，确保在2小时内滴加完毕，滴加完后再保温2小时；
(6)用pH调节剂将步骤(5)得到的反应产物pH值调节到4-8，过滤得到澄清乳液，即为产品。
该水性树脂作为运动场地铺装材料的面漆使用，具体步骤为：
(1)将以下物料按照质量分数混合均匀：
(2)将以上混合物与固化剂按照质量比为100:7混合均匀即可。
进一步地说，步骤(1)中所述的成膜助剂、消泡剂、润湿剂、杀菌剂、增稠剂均采用市售水性助剂成品。
更进一步地说，步骤(2)中所述的固化剂采用牌号为XP-2547。
实施例5
一种水性树脂，按重量份计，包括：
该水性树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酯1000、异佛尔酮二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、N-甲基吡咯烷酮和催化剂二月桂酸二丁基锡按照配方加入至反应釜内，开启搅拌，升温至86℃反应1小时；
(2)向上述反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸，继续在86℃反应1小时；
(3)向上述反应釜内再加入乙酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯，撤掉加热源，自然冷却到50℃，反应15min；
(4)向上述反应釜内再加入三乙胺，反应10min；
(5)向上述反应釜内再加入甲基丙烯酸羟乙酯、水、OP-10，十二烷基苯磺酸钠；升温至78℃，然后再向反应釜内分别同时滴加过硫酸铵、碳酸氢钠混合水溶液和甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯的混合液，控制滴加速度，确保在3小时内滴加完毕，滴加完后再保温3小时；
(6)用pH调节剂将步骤(5)得到的反应产物pH值调节到4-8，过滤得到澄清乳液，即为产品。
该水性树脂作为运动场地铺装材料的面漆使用，具体步骤为：
(1)将以下物料按照质量分数混合均匀：
(2)将以上混合物与固化剂按照质量比为100:7混合均匀即可。
进一步地说，步骤(1)中所述的成膜助剂、消泡剂、润湿剂、杀菌剂、增稠剂均采用市售水性助剂成品。
更进一步地说，步骤(2)中所述的固化剂采用牌号为XP-2487。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。