本發(fā)明涉及聚合物新材料領域，特別是一種采用溶膠-凝膠法制備汽車漆用水性丙烯酸樹脂的方法。

背景技術：

最早的商品化水性涂料是在20世紀30年代出現的?；谄鋵Νh(huán)境的相容性和保護性，并具有節(jié)省資源、節(jié)約能源的優(yōu)點，水性涂料產品很快就被市場接受,并逐漸發(fā)展擴大。日本、美國1986年水性涂料分別占涂料總銷售量的18％和22％，英國1995年水性涂料產量占全國涂料總產量的64.5％。國外的水性涂料大多用于建筑、汽車、木器等行業(yè),高性能水性金屬漆用樹脂產品類型多樣，漆膜機械性能優(yōu)異、耐鹽霧性能好，已經普遍取代油性樹脂應用于金屬工件的保護。目前，主要的生產商有巴斯夫、拜耳、路博潤、阿克蘇等公司。

水性丙烯酸樹脂由丙烯酸酯類和甲基丙烯酸酯類及其他烯屬單體通過乳液自由基常壓聚合法共聚制成，通過選用不同的樹脂結構、不同的配方及不同的生產工藝及溶劑組成，可合成不同類型、不同性能和不同應用場合的丙烯酸樹脂。其中硬軟單體的種類和配比決定了樹脂的主體架構，決定了樹脂成膜后的基本性能；功能單體用于改善樹脂的綜合性能。這種乳液聚合的方法雖然工藝操作簡單，但是最突出的缺點是合成得到的水性樹脂的分子量分布較寬，殘留的帶有極性官能團的單體較多，因而樹脂的耐酸堿性、抗水性和耐腐蝕性差。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種耐酸堿性、抗水性和耐腐蝕性好的采用溶膠-凝膠法制備汽車漆用水性丙烯酸樹脂的方法。

本發(fā)明提供的技術方案為：一種采用溶膠-凝膠法制備汽車漆用水性丙烯酸樹脂的方法，包括以下步驟：

步驟1：溶膠溶液的制備：將0.5-1重量份的正硅酸乙酯和1.5-2重量份的疏水性硅烷加入到35-45重量份的無水乙醇中，升溫至50℃，并攪拌反應3h，再加入3-4重量份的陰離子乳化劑，繼續(xù)攪拌直至物料完全溶解；

步驟2：單體相的制備：將15-20重量份的甲基丙烯酸甲酯、5-10重量份的苯乙烯、10-15重量份的丙烯酸、10-15重量份的甲基丙烯酸羥乙酯、5-10重量份的乙烯基吡咯烷酮、1-3重量份陰離子乳化劑、0.5-0.8重量份的引發(fā)劑混合均勻得到單體相；

步驟3：將溶膠溶液置于反應容器中，壓力控制在1-3MPa，將單體相滴加進入到反應體系中，滴加時間為1-2h，反應溫度控制在60-80℃；

步驟4：通過pH調節(jié)劑調節(jié)步驟3得到的混合物體系的pH值為6-7。

在上述的采用溶膠-凝膠法制備汽車漆用水性丙烯酸樹脂的方法中，所述的疏水性硅烷為甲基三乙氧基硅烷或二甲基二乙氧基硅烷。

在上述的采用溶膠-凝膠法制備汽車漆用水性丙烯酸樹脂的方法中所述的步驟1和步驟2中所用的陰離子乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉。

在上述的采用溶膠-凝膠法制備汽車漆用水性丙烯酸樹脂的方法中所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化苯甲酰中的一種。

在上述的采用溶膠-凝膠法制備汽車漆用水性丙烯酸樹脂的方法中，所述的pH調節(jié)劑為氨水。

本方案的有益效果在于，通過溶膠--凝膠的前驅體得到活性基團并以此為連接點，優(yōu)選軟硬單體、功能單體以及共聚的溫度、壓力和聚合時間，獲得結構和分子量都可控的水性丙烯酸樹脂。分析其原因，可能主要是在加壓的條件下(其實為水熱反應的條件)，非均相的自由基聚合反應部分轉變?yōu)榫喾磻?，因而聚合反應的速率容易控制，殘留單體的數量減少，因而樹脂成膜后耐酸堿性、抗水性和耐腐蝕性得到提升。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，對本發(fā)明的技術方案作進一步的詳細說明，但不構成對本發(fā)明的任何限制。

實施例1：

一種采用溶膠-凝膠法制備汽車漆用水性丙烯酸樹脂的方法，包括以下步驟：

步驟1：溶膠溶液的制備：將1重量份的正硅酸乙酯和1.7重量份的二甲基二乙氧基硅烷加入到40重量份的無水乙醇中，升溫至50℃，并攪拌反應3h，再加入3-4重量份的十二烷基苯磺酸鈉，繼續(xù)攪拌直至物料完全溶解；

步驟2：單體相的制備：將17重量份的甲基丙烯酸甲酯、7重量份的苯乙烯、13重量份的丙烯酸、13重量份的甲基丙烯酸羥乙酯、8重量份的乙烯基吡咯烷酮、2重量份十二烷基苯磺酸鈉、0.8重量份的偶氮二異庚腈混合均勻得到單體相；

步驟3：將溶膠溶液置于反應容器中，壓力控制在3MPa，將單體相滴加進入到反應體系中，滴加時間為2h，反應溫度控制在80℃；

步驟4：通過氨水調節(jié)步驟3得到的混合物體系的pH值為6-7。

實施例2

一種采用溶膠-凝膠法制備汽車漆用水性丙烯酸樹脂的方法，包括以下步驟：

步驟1：溶膠溶液的制備：將0.6重量份的正硅酸乙酯和2重量份的甲基三乙氧基硅烷加入到35重量份的無水乙醇中，升溫至50℃，并攪拌反應3h，再加入3重量份的十二烷基苯磺酸鈉，繼續(xù)攪拌直至物料完全溶解；

步驟2：單體相的制備：將15重量份的甲基丙烯酸甲酯、5重量份的苯乙烯、10重量份的丙烯酸、15重量份的甲基丙烯酸羥乙酯、5重量份的乙烯基吡咯烷酮、1重量份十二烷基苯磺酸鈉、0.5重量份的偶氮二異丁腈混合均勻得到單體相；

步驟3：將溶膠溶液置于反應容器中，壓力控制在2MPa，將單體相滴加進入到反應體系中，滴加時間為2h，反應溫度控制在70℃；

步驟4：通過氨水調節(jié)步驟3得到的混合物體系的pH值為6-7。

實施例3

一種采用溶膠-凝膠法制備汽車漆用水性丙烯酸樹脂的方法，包括以下步驟：

步驟1：溶膠溶液的制備：將1重量份的正硅酸乙酯和1.5重量份的甲基三乙氧基硅烷加入到45重量份的無水乙醇中，升溫至50℃，并攪拌反應3h，再加入4重量份的十二烷基苯磺酸鈉，繼續(xù)攪拌直至物料完全溶解；

步驟2：單體相的制備：將20重量份的甲基丙烯酸甲酯、10重量份的苯乙烯、15重量份的丙烯酸、10重量份的甲基丙烯酸羥乙酯、5重量份的乙烯基吡咯烷酮、3重量份十二烷基苯磺酸鈉、0.5-0.8重量份的偶氮二異丁腈混合均勻得到單體相；

步驟3：將溶膠溶液置于反應容器中，壓力控制在1-3MPa，將單體相滴加進入到反應體系中，滴加時間為1-2h，反應溫度控制在60-80℃；

步驟4：通過氨水調節(jié)步驟3得到的混合物體系的pH值為6-7。

將實施例1-3的產物、固化劑、流平劑、分散劑以及其他必要助劑和水制成均勻的涂層，具體來說包括20重量份汽車漆用水性丙烯酸樹脂、水性固化劑1重量份、流平劑2重量份、其他必要助劑1-2重量份，其他必要助劑包括消泡劑、增稠劑、顏料等，其用量可以自由調節(jié)，此外還包括12重量份的去離子水，高速攪拌分散均勻。

采用常規(guī)的噴涂烘烤方法對涂層進行處理，得到厚度為100-110微米的涂層，涂層硬度(GB/T1730-93)大于2H，浸泡24小時后，漆膜不起泡并且1小時后測得附著力大于2級，表干時間小于0.5h，實干時間小于15h，1000h耐鹽霧測試通過漆膜不起泡不脫落，10d耐有機溶劑(苯、揮發(fā)油)測試通過漆膜不起泡不脫落，30d耐腐蝕性(10％氫氧化鈉溶液)測試通過漆膜不起泡不脫落。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。