本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及水性丙烯酸改性醇酸乳液的制備方法和用該乳液制備清漆及色漆的方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在市面上大部分都是溶劑型丙烯酸改性醇酸樹脂和色漆、清漆，對人的身體健康和環(huán)境污染都造成了極大地威脅；有少量以水性丙烯酸改性醇酸樹脂為基礎(chǔ)制備的丙烯酸改性醇酸色漆、清漆，但其合成方法都是乳液聚合法，其中VOC含量仍然比較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供水性丙烯酸改性醇酸乳液的制備方法，解決現(xiàn)有丙烯酸改性醇酸乳液采用乳液聚合法生產(chǎn)的乳液粒徑分布范圍寬而且大、儲存不穩(wěn)定且易分層、高剪切力情況下易破乳的問題。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用該乳液制備清漆及色漆的方法；

本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用該乳液制備清漆及色漆的方法。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：一種水性丙烯酸改性醇酸乳液的制備方法，包括如下步驟：

（1）制備丙烯酸基礎(chǔ)樹脂：

組成為下述質(zhì)量百分含量的原料：0.5-3%甲基丙烯酸、10-15%苯乙烯、10-15%甲基丙烯酸甲酯、10-15%丙烯酸羥丙酯、15-20%丙烯酸丁酯、15-20%乙酸丁酯、25-30%二甲苯，在60-130℃聚合6-10h，制成羥基含量1.31-1.96%，玻璃化溫度為9.39-18.23℃的55-56%固體份的熱固型丙烯酸基礎(chǔ)樹脂；

（2）制備丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂：

組成為下述質(zhì)量百分含量的原料：40-48%豆油酸、15-25%多元醇、4-9%苯甲酸、5-10%鄰苯二甲酸酐、5-10%間苯二甲酸酐、0.01-0.05%鈦酸丁酯、8-13%丙烯酸基礎(chǔ)樹脂（即步驟（1）得到的丙烯酸基礎(chǔ)樹脂）、3-8%二甲苯，在170-230℃酯化8-13h；得到100%固體份的丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂。鈦酸丁酯作為丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂作為催化劑，為后續(xù)乳化該基礎(chǔ)樹脂提供幫助。

（3）水性丙烯酸改性醇酸乳液的制備：

組成為下述質(zhì)量百分含量的原料：45-60%的丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂、5-8%的堿性化合物、3-6%YX-003非離子型乳化劑、2-5%YX-004陰離子型乳化劑和21-45%的去離子水；

將45-60%的丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂升溫至50-90℃時(shí)，用5-8%的堿性化合物中和，轉(zhuǎn)速在300-600r/min攪拌10-30分鐘；

在50-90℃時(shí)加入3-6%YX-003非離子型和2-5%YX-004陰離子型兩種乳化劑，500-1000r/min充分?jǐn)嚢?0-60分鐘；YX-003非離子型乳化劑為醚基類和酯基類乳化劑，YX-004陰離子乳化劑選自羧酸鹽和磺酸鹽型乳化劑。

在50-90℃溫度，500-1000r/min轉(zhuǎn)速下，緩慢加入溫度為50-90℃，濃度為21-45%的去離子水，加水時(shí)間為1.5-3.5h，得到終產(chǎn)品。

本發(fā)明使用接近100%固體份的丙烯酸改性醇酸樹脂直接進(jìn)行乳化，其中僅含殘留的有機(jī)溶劑，得到的乳液幾乎只有水作為溶劑，VOC含量低于10g/L。

用上述水性醇酸乳液制備清漆的方法，由以下質(zhì)量含量的原料制成，93-94%乳液、2-5%增稠劑、0.2-1%消泡劑、0.5-1.5%催干劑、0.3-0.6%流平劑、0.1-0.5%基材潤濕劑、0.1-0.3%防閃銹劑、0.3-0.6%防霉劑，攪拌均勻即完成水性醇酸清漆的制備。增稠劑、消泡劑，催干劑、流平劑、基材潤濕劑、防閃銹劑、防霉劑分別選自締合型、有機(jī)硅類、復(fù)合型、有機(jī)硅類、有機(jī)硅類、有機(jī)鋅類、卡松類中的一種。

用上述水性醇酸乳液制備色漆的方法，步驟如下：

（1）先制備水性色漿，在40-60%水中加入0.5-1%低分子蠟類分散劑、2.5-5%增稠劑、0.2-1%有機(jī)硅類消泡劑、20-40%顏料、12.9-20%填料和0.3-0.6%防霉劑研磨2-3h；

（2）再將50-70%水性醇酸乳液和0.5-1.5%催干劑、0.3-0.6%流平劑、0.1-0.5%基材潤濕劑、0.1-0.3%防閃銹劑倒入28-49%水性色漿攪拌均勻，即可制備出水性丙烯酸改性醇酸色漆。催干劑、流平劑、基材潤濕劑、防閃銹劑選自復(fù)合型、有機(jī)硅類、有機(jī)硅類、有機(jī)鋅類中的一種。

本發(fā)明特點(diǎn)如下：1）該乳液粒徑分布均勻且較窄，常溫儲存可達(dá)1年不分層，4000r/min高速攪拌和溫度-5℃下不破乳；2）該乳液適用性廣，配制水性丙烯酸改性醇酸色漆、清漆不需要再進(jìn)行處理，可以直接用水兌稀，使用簡單方便，干燥速度、硬度和光澤外觀優(yōu)異；

3）采用丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂抽除掉有機(jī)溶劑后，最初為油包水半產(chǎn)品，通過加水量的不斷增大，反轉(zhuǎn)為水包油型丙烯酸改性醇酸乳液相反轉(zhuǎn)工藝，其中溫度、攪拌、速度等關(guān)鍵點(diǎn)控制簡單，易操作。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下：1）用水兌稀，VOC含量極低，更加環(huán)保，對人身體健康沒有危害；

2）滿足多項(xiàng)國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)了各項(xiàng)技術(shù)要求，打破了水性丙烯酸改性醇酸乳液的多處生產(chǎn)難點(diǎn)和不易控制的缺點(diǎn)；3）成本可以讓普通消費(fèi)者接受，有利于產(chǎn)品的推廣與使用；4）水性丙烯酸改性醇酸乳液制作簡單，適用性廣，改進(jìn)了相對水性產(chǎn)品干燥慢、硬度低等缺點(diǎn)。

附圖說明

圖1是水性丙烯酸改性醇酸乳液的粒徑分布圖；

圖2是水性丙烯酸改性醇酸乳液的VOC含量測試圖。

具體實(shí)施方式

下面的實(shí)施例可以進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

實(shí)施例中YX-003非離子型和YX-004陰離子型乳化劑均為商購，堿性化合物等原料也為商購。

實(shí)施例1、水性丙烯酸改性醇酸乳液的制備：

（1）制備丙烯酸基礎(chǔ)樹脂：

組成為下述質(zhì)量百分含量的原料：0.5%甲基丙烯酸、11.5%苯乙烯、13%甲基丙烯酸甲酯、15%丙烯酸羥丙酯、15%丙烯酸丁酯、20%乙酸丁酯、25%二甲苯，在90℃聚合8h得到羥基含量1.96%，玻璃化溫度為13.97℃的55%固體份的丙烯酸基礎(chǔ)樹脂；

（2）丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂的制備：

組成為下述質(zhì)量百分含量的原料：48%豆油酸、15%多元醇、4%苯甲酸、10%鄰苯二甲酸酐、10%間苯二甲酸酐、0.02%鈦酸丁酯、8.98%丙烯酸基礎(chǔ)樹脂、4%二甲苯，在200℃酯化11h制備一種100%固體份的丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂；

（3）將質(zhì)量百分含量為55%丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂升溫至80℃時(shí)，用質(zhì)量百分含量為7%的堿性化合物中和，在500r/min轉(zhuǎn)速下攪拌25分鐘；

（4）在80℃時(shí)加入質(zhì)量百分含量為5%的YX-003非離子型和質(zhì)量百分含量為3%的YX-004陰離子型兩種乳化劑，800r/min充分?jǐn)嚢?0分鐘；

（5）在80℃溫度，轉(zhuǎn)速800r/min條件下緩慢加入溫度為80℃、質(zhì)量百分含量為30%的去離子水，加水時(shí)間為3h，得到終產(chǎn)品。本實(shí)施例效果最佳。

實(shí)施例2、水性丙烯酸改性醇酸乳液的制備：

（1）制備丙烯酸基礎(chǔ)樹脂：

組成為下述質(zhì)量百分含量的原料：3%甲基丙烯酸、15%苯乙烯、10%甲基丙烯酸甲酯、11%丙烯酸羥丙酯、16%丙烯酸丁酯、15%乙酸丁酯、30%二甲苯，在60℃聚合10h得到羥基含量1.43%，玻璃化溫度為18.23℃的55%固體份的丙烯酸基礎(chǔ)樹脂；

（2）制備丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂：

組成為下述質(zhì)量百分含量的原料：43.95%豆油酸、16%多元醇、9%苯甲酸、9%鄰苯二甲酸酐、6%間苯二甲酸酐、0.05%鈦酸丁酯、8%丙烯酸基礎(chǔ)樹脂、8%二甲苯，在170℃酯化13h制備一種100%固體份的丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂。

（3）將質(zhì)量百分含量為45%丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂升溫至50℃時(shí)，用質(zhì)量百分含量為5%的堿性化合物中和，轉(zhuǎn)速在300r/min攪拌10分鐘；

（4）在50℃時(shí)加入質(zhì)量百分含量為3%的YX-003非離子型和質(zhì)量百分含量為2%的YX-004陰離子型兩種乳化劑，500r/min充分?jǐn)嚢?0分鐘；

（5）在50℃溫度，500r/min轉(zhuǎn)速下，緩慢加入50℃溫度，質(zhì)量百分含量為45%的去離子水，加水時(shí)間為3.5h。

實(shí)施例3、水性丙烯酸改性醇酸乳液的制備：

（1）制備丙烯酸基礎(chǔ)樹脂：

組成為下述質(zhì)量百分含量的原料：1%甲基丙烯酸、10%苯乙烯、15%甲基丙烯酸甲酯、10%丙烯酸羥丙酯、20%丙烯酸丁酯、18%乙酸丁酯、26%二甲苯，在130℃聚合6h，得到羥基含量1.31%，玻璃化溫度為9.39℃的56%固體份的熱固型丙烯酸基礎(chǔ)樹脂；

（2）制備丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂：

組成為下述質(zhì)量百分含量的原料：40%豆油酸、25%多元醇、8.99%苯甲酸、5%鄰苯二甲酸酐、5%間苯二甲酸酐、0.01%鈦酸丁酯、13%丙烯酸基礎(chǔ)樹脂、3%二甲苯，在230℃酯化8h制備一種100%固體份的丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂；

（3）將質(zhì)量百分含量為60%丙烯酸改性醇酸基礎(chǔ)樹脂升溫至90℃時(shí)，用質(zhì)量百分含量為8%的堿性化合物中和，轉(zhuǎn)速在600r/min攪拌30分鐘；

（4）在90℃時(shí)加入質(zhì)量百分含量為6%的YX-003非離子型和質(zhì)量百分含量為5%的YX-004陰離子型兩種乳化劑，1000r/min充分?jǐn)嚢?0分鐘；

（5）在90℃溫度，1000r/min轉(zhuǎn)速下緩慢加入90℃溫度的質(zhì)量百分含量為21%的去離子水，加水時(shí)間為1.5h。

圖1示出了水性丙烯酸改性醇酸乳液的粒徑分布圖，對圖1的補(bǔ)充說明見表1（粒徑特征參數(shù)）和表2（粒徑分布表），說明90%以上的粒徑都在0.55微米以下，使用這種方法的粒徑分布比較窄，重現(xiàn)性比較高。

圖2示出了水性丙烯酸改性醇酸乳液的VOC含量測試圖，對圖2的補(bǔ)充說明見表3，以己二酸二乙酯為標(biāo)定物，醋酸丁酯為溶劑，這樣與空白樣的標(biāo)定物對比測得乳液VOC含量，用峰面積如圖說明其在10g/L以下。

實(shí)施例4、清漆的制備（采用實(shí)施例1制備的乳液）：

在93.5%乳液中添加3.5%增稠劑、0.5%消泡劑、1%催干劑、0.3%流平劑、0.3%基材潤濕劑、0.3%防閃銹劑、0.6%防霉劑，攪拌均勻即可完成水性丙烯酸改性醇酸清漆的制備。

實(shí)施例5、清漆的制備（采用實(shí)施例1制備的乳液）：

在93%乳液中添加5%增稠劑、0.2%消泡劑、0.5%催干劑、0.4%流平劑、0.1%基材潤濕劑、0.25%防閃銹劑、0.55%防霉劑，攪拌均勻即可完成水性醇酸清漆的制備。

實(shí)施例6、清漆的制備（采用實(shí)施例1制備的乳液）：

在94%乳液中添加2%增稠劑、1%消泡劑、1.5%催干劑、0.6%流平劑、0.5%基材潤濕劑、0.1%防閃銹劑、0.3%防霉劑，攪拌均勻即可完成水性醇酸清漆的制備。

實(shí)施例7-8、與實(shí)施例4不同在于，助劑選擇不同，見表4。

上述實(shí)施例4-8的助劑選擇見表4，均為商購。

表4

實(shí)施例9、色漆的制備方法：

先制備水性色漿，在50%水中加入0.9%低分子蠟類分散劑、3%增稠劑、0.6%有機(jī)硅類消泡劑、25%顏料、20%填料和0.5%防霉劑研磨2.5h；

再將70%水性丙烯酸改性醇酸乳液和1%催干劑、0.5%流平劑、0.3%基材潤濕劑、0.2%防閃銹劑倒入28%上述制備的水性色漿攪拌均勻，即可制備出水性丙烯酸改性醇酸色漆。

實(shí)施例10、色漆的制備方法：

先制備水性色漿，具體步驟是在40%水中加入1%低分子蠟類分散劑、2.5%增稠劑、0.2%有機(jī)硅類消泡劑、40%顏料、16%填料和0.3%防霉劑研磨3h；

再將50%水性醇酸乳液和0.5%催干劑、0.3%流平劑、0.1%基材潤濕劑、0.1%防閃銹劑倒入49%水性色漿攪拌均勻，即可制備出水性丙烯酸改性醇酸色漆。

實(shí)施例11、色漆的制備方法：

先制備水性色漿，具體步驟是在60%水中加入0.5%低分子蠟類分散劑、5%增稠劑、1%有機(jī)硅類消泡劑、20%顏料、12.9%填料和0.6%防霉劑研磨2h；

再將60%水性醇酸乳液和1.5%催干劑、0.6%流平劑、0.5%基材潤濕劑、0.3%防閃銹劑倒入37.1%水性色漿攪拌均勻，即可制備出水性丙烯酸改性醇酸色漆。

實(shí)施例12-13、與實(shí)施例9不同在于，助劑選擇不同，見表5。

上述實(shí)施例9-13的助劑選擇見表5，均為商購。

表5

顏料、填料和防霉劑屬大宗原材料，廠家任意選擇；顏料依據(jù)顏色進(jìn)行選用。

《檢測結(jié)果》

水性丙烯酸改性醇酸乳液檢驗(yàn)結(jié)果見表6，按水性醇酸樹脂涂料標(biāo)準(zhǔn)對比（HG/T 4847-2015，對包含本法實(shí)施例生產(chǎn)的清漆和色漆的涂料的檢測結(jié)果見表7，說明符合標(biāo)準(zhǔn)。

表6

表7