一种钢桶漆用水性丙烯酸分散体的制备方法及其应用与流程

本发明涉及一种钢桶漆用水性丙烯酸分散体的制备方法及其应用，具体涉及c09d，具体涉及涂料组合物领域

背景技术：

1、随着人们环保意识的增强和法规的日趋严格，应用的涂料逐渐替换为水性涂料。钢桶作为盛装出口番茄酱，润滑油油品类和各类化工原料的容器，需求量日益增加，作为钢桶表面保护装饰作用的钢桶漆仍在使用油性或水溶性涂料，而水溶性钢桶涂料以水性醇酸、水性聚酯和水溶性丙烯酸为主体树脂，使用大量溶剂，vocs含量过高，且储存不稳定，综合性能不理想，然而使用水性丙烯酸分散体制备的水性钢桶漆，以水为分散介质，vocs含量低，安全环保，固化后的漆膜具有高光泽，高丰满度，附着力好，耐化学品性能优异，耐水煮性能优异等特点。现有的水性钢桶漆多采用聚酯树脂和氨基树脂，形成的涂料抗冲击性能不佳，颜色丰满度不够，并且水性涂料与钢桶之间的表面张力较大，施工较难。

2、中国发明专利cn201711325246.6公开了一种水性冷喷钢桶烤漆，采用水性丙烯酸树脂与氨基树脂的协同作用，制备得到光泽度高、硬度高、附着力好的钢桶漆，但是钢桶漆中的水溶剂含量少，有机溶剂含量高，钢桶漆的voc挥发量大，环保压力大。中国发明专利cn202010392006.3公开了一种水性环保型钢桶漆及其制备方法，通过采用水性聚酯树脂与氨基树脂协同作用得到施工性能好，低voc的钢桶漆，但是形成的漆膜质地较软，抗冲击性能不佳。

技术实现思路

1、为了降低钢桶漆的voc挥发量，固化后的漆膜具有高光泽，高丰满度，附着力好，耐化学品性能优异，耐水煮性能优异等综合性能，本技术的第一个方面提供了一种钢桶漆用水性丙烯酸分散体的制备方法，包括以下步骤：

2、(1)将反应溶剂加入反应容器中，搅拌，加热至100-120℃；

3、(2)滴加入聚合物a，控制滴加时间为3-4h，滴加入聚合物b，控制滴加时间为1-2h，在滴加聚合物a和聚合物b的同时，滴加引发剂，控制滴加时间为4-5h；

4、(3)保温搅拌反应1-3h，冷却至100℃，加入中和剂，搅拌20-40min，得预聚体；

5、(4)将步骤3的预聚体与去离子水混合，搅拌分散20-40min，得到水性丙烯酸分散体。

6、所述水性丙烯酸分散体为聚合物a与聚合物b发生自由基共聚生成聚合物。

7、作为一种优选的实施方式，所述聚合物a为羟值为20-220mg koh/g，酸值为0-50mgkoh/g的羟基功能共聚物；所述聚合物b为羟值为20-220mg koh/g，酸值为25 -200mg koh/g的羟基羧基功能共聚物。

8、作为一种优选的实施方式，所述聚合物a为羟值为30-180mg koh/g，酸值为0-25mgkoh/g的羟基功能共聚物；所述聚合物b为羟值为40-160mg koh/g，酸值为40-160mg koh/g的羟基羧基功能共聚物。

9、作为一种优选的实施方式，所述聚合物a为羟值为35-150mg koh/g，酸值为0-2mgkoh/g的羟基功能共聚物；所述聚合物b为羟值为60-140mg koh/g，酸值为40-120mg koh/g的羟基羧基功能共聚物。

10、作为一种优选的实施方式，所述聚合物a与聚合物b的加入重量比为(40-90)：(10-60)。

11、作为一种优选的实施方式，所述聚合物a与聚合物b的加入重量比为(45-85)：(15-55)。

12、作为一种优选的实施方式，所述聚合物a与聚合物b的加入重量比为(55-80)：(20-45)。

13、作为一种优选的实施方式，所述聚合物a与聚合物b是由单体自由基引发聚合而成的，所述单体选自甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸化合物、乙烯基芳香烃、羟基功能单体、羧基功能单体中的一种或几种的组合。

14、作为一种优选的实施方式，所述聚合物a的单体包括质量分数为50-95％的甲基丙烯酸酯和/或乙烯基芳香烃，质量分数为5-45％的羟基功能单体，质量分数为0-20％的丙烯酸化合物，质量分数为0-6％的羧基功能单体。

15、作为一种优选的实施方式，所述聚合物a的单体包括质量分数为58-93％的甲基丙烯酸酯和/或乙烯基芳香烃，质量分数为7-40％的羟基功能单体，质量分数为0-20％的丙烯酸化合物，质量分数为0-2％的羧基功能单体。

16、作为一种优选的实施方式，所述聚合物a的单体包括质量分数为62-92％的甲基丙烯酸酯和/或乙烯基芳香烃，质量分数为3-38％的羟基功能单体，质量分数为0-20％的丙烯酸化合物，质量分数为0-1％的羧基功能单体。

17、作为一种优选的实施方式，所述甲基丙烯酸酯选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或组合；所述丙烯酸酯选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、2-乙基己基丙烯酸酯中的一种或组合；所述乙烯基芳香烃选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯中的一种或组合。

18、作为一种优选的实施方式，所述羟基功能单体选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯中的一种或组合。

19、作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸化合物选自丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或组合。

20、作为一种优选的实施方式，所述羧基功能单体选自甲基丙烯酸、丙烯酸或马来酸中的一种或组合。

21、作为一种优选的实施方式，所述聚合物b的单体包括质量分数为45-90％的甲基丙烯酸酯和/或乙烯基芳香烃，质量分数为5-50％的羟基功能单体、质量分数为0-20％的丙烯酸化合物、质量分数为2.5-30％的羧基功能单体。

22、作为一种优选的实施方式，所述聚合物b的单体包括质量分数为50-85％的甲基丙烯酸酯和/或乙烯基芳香烃，质量分数为10-45％的羟基功能单体、质量分数为0-20％的丙烯酸化合物、质量分数为4-25％的羧基功能单体。

23、作为一种优选的实施方式，所述聚合物b的单体包括质量分数为55-80％的甲基丙烯酸酯和/或乙烯基芳香烃，质量分数为15-35％的羟基功能单体、质量分数为0-10％的丙烯酸化合物、质量分数为5-20％的羧基功能单体。

24、作为一种优选的实施方式，所述反应溶剂选自正丁醇、正戊醇、正己醇、环己醇、庚醇；乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、甲氧基丙醇、乙氧基丙醇、丁氧基丙醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、乙醇酸甲酯、乙醇酸乙酯、乙醇酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、n-甲基吡咯烷酮、溶剂石脑油、碳酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯、甲苯、环己烷、二丙酮醇、甲基异丁基酮、丙酮中的一种或组合。

25、作为一种优选的实施方式，所述引发剂选自过氧化二苯甲酰、二叔丁基、叔丁基过氧化、过氧-2-乙基己酸丁酯、十二酰过氧化物、偶氮二异丁腈中的一种或组合。

26、作为一种优选的实施方式，所述引发剂的质量分数为0.3-10％，优选为0.6-3％。

27、作为一种优选的实施方式，所述中和剂选自n-甲基吗啉、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基异丙醇胺、甲基二乙醇胺、二乙基乙醇胺、二甲基乙醇胺、丁醇胺、二丁醇胺、吗啉、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或组合。

28、作为一种优选的实施方式，加入中和剂中和后质量分数为70-100％的羧基被中和形成盐。

29、作为一种优选的实施方式，所述水性丙烯酸分散体中预聚体的数均分子量为1800-5000da，重均分子量为10000-18000da，重均分子量与数均分子量之比为1.8-4.0；羟值为65～140mg koh/g，酸值为12～25mg koh/g。

30、作为一种优选的实施方式，所述水性丙烯酸分散体的ph为6.0-9.5。

31、作为一种优选的实施方式，所述水性丙烯酸分散体的固含量＞43％，有机溶剂质量分数＜7％。

32、申请人在实验过程中发现采用水性丙烯酸分散体与氨基树脂组合协同作用，在添加剂的参与下可以使水性钢桶漆具有低voc含量的同时，与钢桶的附着要求较低，耐化学品，耐水煮性能优异，同时储存效果稳定。猜测可能的原因是：本技术自制的水性丙烯酸酯分散体包括一种共聚物，其是由酸值为0-50mg koh/g的羟基功能共聚物与酸值为25～200mg koh/g的羟基羧基功能共聚物共聚而成的，通过控制酸值和羟值的占比，使反应生成的共聚物在混合溶剂中具有良好的分散性，混合溶剂中有机溶剂的体积占比＜7％。由于水性丙烯酸酯分散体中有机溶剂的占比很小，使得应用于水性钢桶漆中具有较低的voc含量。但是水性丙烯酸酯分散体在不洁净的钢桶表面表面张力较大，钢桶漆在钢桶表面不易附着，申请人将水性丙烯酸酯分散体与水性氨基树脂采用(55-85)：(7-35)的重量比，可以使共聚物与水性氨基树脂发生反应，形成交联网络，改善钢桶漆的粘度和表面张力，增加钢桶漆与钢桶的附着力，降低底材的施工要求。在钢桶漆表面喷涂时既不会产生流挂现象，厚涂漆膜也不会出现涂层表干内湿的问题。

33、本技术的第二个方面提供了一种钢桶漆用水性丙烯酸分散体制备方法的应用，应用于钢桶漆中，所述钢桶漆的制备原料至少包括水性丙烯酸分散体和交联树脂，所述水性丙烯酸分散体的加入量为50-95重量份，交联树脂的加入量为5-50重量份。

34、作为一种优选的实施方式，所述水性丙烯酸分散体的加入量为55-85重量份，交联树脂的加入量为7-35重量份。

35、作为一种优选的实施方式，所述钢桶漆的有机溶剂质量分数＜15％，固含量＞40％。

36、作为一种优选的实施方式，所述交联树脂选自水性氨基树脂、亲水性封闭多异氰酸酯中的一种或两种的组合。

37、作为一种优选的实施方式，所述钢桶漆的制备原料还可以包括水性聚酯树脂、烷基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂中的一种或几种的组合。

38、作为一种优选的实施方式，所述亲水性封闭多异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯，1，6-己二异氰酸酯的多异氰酸酯中的一种或组合。

39、作为一种优选的实施方式，所述亲水性封闭多异氰酸酯的封闭剂选自甲醇，乙醇，丁醇，己醇，环己醇，苯甲醇，丙酮肟，甲基乙基酮肟，苯酚，二丁胺，二甲基吡唑中的一种或组合，不做特定限制。

40、作为一种优选的实施方式，钢桶漆的制备原料中还包括溶剂和添加剂，所述添加剂选自分散剂、流平剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防沉剂、颜填料、催化剂、防闪锈剂中的一种或几种的组合。

41、作为一种优选的实施方式，所述溶剂选自正丁醇、正戊醇、正己醇、环己醇、庚醇；乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、甲氧基丙醇、乙氧基丙醇、丁氧基丙醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚中的一种或几种的组合。

42、作为一种优选的实施方式，所述钢桶漆的表面施工方法，包括以下步骤；

43、(1)将水性钢桶漆调整到施工粘度喷涂到预处理的钢桶上；

44、(2)喷涂完成的钢桶在流水线上进行表干流平；

45、(3)流平完成的钢桶由流水线送入烘道进行固化；

46、(4)固化完成，降温下线。

47、作为一种优选的实施方式，所述固化的烘烤温度为110-180℃，烘烤时间为20-30min。

48、作为一种优选的实施方式，所述涂覆方式选自空气喷涂、无气喷涂、静电喷涂、刷涂、辊涂、刮涂中的一种。

49、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：

50、(1)本技术所述钢桶漆用水性丙烯酸分散体的制备方法，采用水性丙烯酸分散体与氨基树脂组合协同作用，在添加剂的参与下可以使水性钢桶漆具有低voc含量的同时，与钢桶的附着要求较低，耐化学品，耐水煮性能优异，同时储存效果稳定。

51、(2)本技术所述钢桶漆用水性丙烯酸分散体的制备方法，将水性丙烯酸酯分散体与水性氨基树脂采用(55-85)：(7-35)的重量比，可以增加钢桶漆与钢桶的附着力，降低底材的施工要求。

52、(3)本技术所述钢桶漆用水性丙烯酸分散体的制备方法，采用水性分散体系voc含量低，环保安全，综合性能好，储存稳定性佳。