一种水性汽车漆中涂用丙烯酸改性聚酯及其制备方法与流程

1.本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种水性汽车漆中涂用丙烯酸改性聚酯及其制备方法。


背景技术：

2.采用水性涂料是降低汽车涂装过程中voc排放量的一条有效途径。水性中间涂料的技术在欧洲已十分成熟并普遍应用。我国汽车工业继2004年开始使用水性底色漆涂装线之后，在 2007年也开始了水性中间涂料的使用。国内已有不少涂料制造公司在进行水性中间涂料的国产化和自行研发工作。树脂的选用是涂料配方技术中的重要部分。发明人在实际使用过程中发现，这些现有技术至少存在以下技术问题：
3.汽车中涂漆作为汽车复合涂层体系的一部分，既能改善面漆的外观，又能提高整个涂层体系的抗石击性，因此越来越受到重视。传统溶剂型汽车中涂漆已难满足现代汽车装饰防护性的要求，现代汽车中涂漆必须解决两个问题：优异的施工性和抗石击性。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的施工麻烦，抗石击性弱的问题，本发明提出了一种水性汽车漆中涂用丙烯酸改性聚酯的制备方法，其目的为：开发一款抗石击性能好，配套性能强的丙烯酸改性聚酯，有效解决现存水性涂漆施工性差、抗石击性差的问题，提升汽车外漆的保护效果，达到装饰、防护性并存的效果。
5.为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：提供一种水性汽车漆中涂用丙烯酸改性聚酯的制备方法，制备步骤包括：
6.(1)制备预聚体：将a组物料投入高温反应釜中，升温至160℃，保温1h，后缓慢升温至200℃，即每隔1h升温10℃，到达200℃后保温1h，降温至160℃，加入叔碳酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸酐，升温至180℃保温1h后，再升温至210
‑
220℃保温直至粘度、酸值合格，制备得到预聚体；
7.(2)聚合改性：向(1)中制备得到的预聚体中加入适量醇醚类溶剂，升温至140
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150℃，滴加由b组物料组成的丙烯酸单体和引发剂，3
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6h滴完，滴完后保温2
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3h，首次补加引发剂，补加后在80
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150℃间保温2
‑
3h，第二次补加引发剂，补加后在80
‑
150℃间保温3
‑
4h，降温至80℃，加入中和剂，降温出料，即得水性汽车漆中涂用丙烯酸改性聚酯。
8.其进一步的优选技术方案是：所述引发剂为过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、二叔戊基过氧化物、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或几种。
9.其进一步的优选技术方案是：所述醇醚类溶剂为丙二醇单丁醚、异丙醇、异丁醇、正丁醇、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、二丙二醇甲醚中的一种或几种。
10.其进一步的优选技术方案是：所述a组物料由下列重量百分比的组分所组成：二聚酸3
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5％、新戊二醇2
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4％、三羟甲基丙烷6
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8％、己二酸1
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3％、间苯二甲酸2
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4％、二甲苯0
‑
0.5％、邻苯二甲酸酐6
‑
8％；
11.所述b组物料由下列重量百分比的组分所组成：甲基丙烯酸甲酯6
‑
8％、苯乙烯5
‑
15％、丙烯酸 0.2
‑
0.5％、丙烯酸丁酯6
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9％、甲基丙烯酸丁酯2
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3％、丙烯酸羟丙酯2
‑
4％；
12.所述引发剂由下列重量百分比的组分所组成：过氧化苯甲酰1
‑
1.5％、过氧化苯甲酸叔丁酯 0.5
‑
0.8％；所述叔碳酸缩水甘油酯重量百分比为2
‑
5％、顺丁烯二酸酐1
‑
2％；
13.所述醇醚类溶剂由下列重量百分比的组分所组成：1,6己二醇1
‑
3％、乙二醇单丁醚9
‑
11％、丙二醇甲醚9
‑
11％。
14.其进一步的优选技术方案是：所述中和剂为二甲基乙醇胺。
15.其进一步的优选技术方案是：(1)制备预聚体中，所述粘度合格值为： 10000
‑
20000mpa.s/25℃，酸值合格值为：40
‑
50mgkoh/g。
16.其进一步的优选技术方案是：(2)聚合改性中，滴加引发剂的引发剂质量为引发剂质量
17.总量的 80％，首次补加引发剂质量为引发剂质量总量的10％，第二次补加引发剂质量为引发剂质量总量的10％。
18.其进一步的优选技术方案是：(1)制备预聚体中，粘度酸值合格后，需抽取多余的二甲苯。
19.其进一步的优选技术方案是：一种水性汽车漆中涂用丙烯酸改性聚酯，其特征在于，根据权利要求1
‑
8任一项所述方法制得。
20.相比现有技术，本发明的技术方案具有如下有益效果：
21.1、采用本发明制备方法制得的一种水性汽车漆中涂用丙烯酸改性聚酯具有优异的稳定性，且voc含量相较于传统涂料更低，有效降低了对施工人员、自然环境的危害。
22.2、此外，本发明所提供的涂料针对汽车外涂层的防护、抗石击效果都十分理想，该水性汽车漆中涂用丙烯酸改性聚酯的各种耐介性能也十分优异，在硬度、抗冲击强度、附着能力、施工便捷度上，表现都十分出色，相较于传统汽车涂漆，实用性更广泛，耐久性更强。
具体实施方式
23.为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
24.实施例1：
25.取50g二聚酸、40g新戊二醇、80g三羟甲基丙烷、30g己二酸、40g间苯二甲酸、5g二甲苯、80g邻苯二甲酸酐投入高温反应釜中，升温至160℃，保温1h，后缓慢升温至200℃，即每隔1h升温10℃，到达200℃后保温1h，降温至160℃，加入50g叔碳酸缩水甘油酯、20g 顺丁烯二酸酐，升温至180℃保温1h后，再升温至220℃保温直至粘度达到10000
‑
20000mpa.s/25℃，酸值达到40
‑
50mgkoh/g，抽取多余的二甲苯，得到预聚体；
26.取80g甲基丙烯酸甲酯、150g苯乙烯、5g丙烯酸、90g丙烯酸丁酯、30g甲基丙烯酸丁
酯、40g丙烯酸羟丙酯，混合均匀得丙烯酸单体；
27.取15g过氧化苯甲酰1
‑
1.5％、8g过氧化苯甲酸叔丁酯，混合后得引发剂；
28.取30g1，6己二醇、11g乙二醇单丁醚、11g丙二醇甲醚，混合后得醇醚类溶剂。
29.向得到的预聚体中加入适量醇醚类溶剂，升温至150℃，滴加丙烯酸单体和80％引发剂， 6h滴完，滴完后保温3h，首次补加引发剂10％，补加后在150℃间保温3h，第二次补加引发剂，将引发剂滴完，补加后在150℃间保温4h，降温至80℃，加入中和剂二甲基乙醇胺，降温出料，即得水性汽车漆中涂用丙烯酸改性聚酯。
30.实施例2：
31.取30g二聚酸、20g新戊二醇、60g三羟甲基丙烷、10g己二酸、20g间苯二甲酸、60g 邻苯二甲酸酐投入高温反应釜中，升温至160℃，保温1h，后缓慢升温至200℃，即每隔1h 升温10℃，到达200℃后保温1h，降温至160℃，加入20g叔碳酸缩水甘油酯、10g顺丁烯二酸酐，升温至180℃保温1h后，再升温至210℃保温直至粘度达到10000
‑
20000mpa.s/25℃，酸值达到40
‑
50mgkoh/g,抽取多余的二甲苯，得到预聚体；
32.取80g甲基丙烯酸甲酯、50g苯乙烯、2g丙烯酸、60g丙烯酸丁酯、20g甲基丙烯酸丁酯、 20g丙烯酸羟丙酯，混合均匀得丙烯酸单体；
33.取10g过氧化苯甲酰、5g过氧化苯甲酸叔丁酯,混合后得引发剂；
34.取10g1,6己二醇、9g乙二醇单丁醚、9g丙二醇甲醚，混合后得醇醚类溶剂。
35.向得到的预聚体中加入适量醇醚类溶剂，升温至140℃，滴加丙烯酸单体和80％引发剂， 3h滴完，滴完后保温2h，首次补加引发剂10％，补加后在80℃间保温2h，第二次补加引发剂，将引发剂滴完，补加后在80℃间保温3h，加入中和剂二甲基乙醇胺，降温出料，即得水性汽车漆中涂用丙烯酸改性聚酯。
36.实施例3：
37.取40g二聚酸、30g新戊二醇、70g三羟甲基丙烷、20g己二酸、30g间苯二甲酸、2.5g 二甲苯、70g邻苯二甲酸酐投入高温反应釜中，升温至160℃，保温1h，后缓慢升温至200℃，即每隔1h升温10℃，到达200℃后保温1h，降温至160℃，加入35g叔碳酸缩水甘油酯、15g 顺丁烯二酸酐，升温至180℃保温1h后，再升温至205℃保温直至粘度达到 10000
‑
20000mpa.s/25℃，酸值达到40
‑
50mgkoh/g,抽取多余的二甲苯，得到预聚体；
38.取70g甲基丙烯酸甲酯、10g苯乙烯、3.5g丙烯酸、75g丙烯酸丁酯、25g甲基丙烯酸丁酯、30g丙烯酸羟丙酯，混合均匀得丙烯酸单体；
39.取12.5g过氧化苯甲酰、6.5g过氧化苯甲酸叔丁酯,混合后得引发剂；
40.取2g1,6己二醇、10g乙二醇单丁醚、10g丙二醇甲醚，混合后得醇醚类溶剂。
41.向得到的预聚体中加入适量醇醚类溶剂，升温至115℃，滴加丙烯酸单体和80％引发剂， 3.5h滴完，滴完后保温2.5h，首次补加引发剂10％，补加后在115℃间保温2.5h，第二次补加引发剂，将引发剂滴完，补加后在115℃间保温3.5h，降温至80℃，加入中和剂二甲基乙醇胺，降温出料，即得水性汽车漆中涂用丙烯酸改性聚酯。
42.通过测试结果可知，利用本发明的制备方法所制备得到的一种水性汽车漆中涂用丙烯酸改性聚酯，其耐冲击强度达到80kg/cm以上，可替代目前市场上的汽车第七，具有一定的市场前景。在本发明中，通过加入阴离子乳化剂来提供分散、乳化有机单体，使非均相体系成为乳液，包覆单体和消除静电防止聚团，预乳液作为种子生长。非离子乳化剂提供空
间阻隔，分散，降低表面张力，避免乳液破乳，对后端应用还起到了机械稳定作用。
43.在本发明中，发明人通过加入顺酐，调节顺酐的用量，有效提升了预聚体的接枝率，避免了分散体难以与水分散的技术难题。通过引入e
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10p，即叔碳酸缩水甘油酯，赋予了一种水性汽车漆中涂用丙烯酸改性聚酯几号的柔韧性、耐水性及耐候性。因为叔碳酸缩水甘油酯带有一个环氧基团，因此能够与算进行开环反应，从而使得物料的柔韧性、延展性、耐候性、耐水性都有了极高的提升。同时，在开环反应后，叔碳酸缩水甘油酯的侧链空间位阻较大，所以能够极大地降低树脂的粘度，这也对物料聚合、接枝起到了重要的作用。
44.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
45.