水性展色樹脂乳液、制備方法及應(yīng)用的涂層組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水性展色樹脂乳液及其制備方法，通過溶液聚合、中和、分散制備出一種陽離子水性丙烯酸酯分散體；然后使用一定量的丙烯酸酯單體溶脹前述分散體一定時間，以此作為種子，滴加引發(fā)劑和小分子乳化劑乳化后的丙烯酸酯單體進行自由基聚合，從而制備得到目標(biāo)產(chǎn)物；所得的水性展色樹脂為內(nèi)外兩層的核殼結(jié)構(gòu)，外殼為水性分散體，內(nèi)核為后添加自由基共聚產(chǎn)物。本發(fā)明的水性展色樹脂乳液可以應(yīng)用在對展色性能要求高的涂層上，具有更好的展色性能和更低的生產(chǎn)成本。
【專利說明】水性展色樹脂乳液、制備方法及應(yīng)用的涂層組合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及涂層樹脂材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及一種價格低廉且展色性能良好的水性樹脂乳液及其制備方法，以及包含該水性展色樹脂乳液的涂層組合物。
【背景技術(shù)】
[0002]樹脂的展色性能是指樹脂中添加顏色填料(包括白色、黑色和其他彩色粉料或者色漿等)指研前后涂膜的色差變化程度，用Λ E表示，色差的單位用NBS表示，Λ E盎值為I時稱為1NBS，Λ E越小展色性能越好，反之越差；展色樹脂是指展色性能優(yōu)異的樹脂，色差ΛΕ < 0.5或者更小。所有涉及到色彩的涂層，對樹脂的展色性能都有一定的要求，高檔涂層上往往要求樹脂的展色性能良好。
[0003]目前合成技術(shù)上只要在丙烯酸樹脂合成配方中添加少量羥基單體或者羧基單體，就可以使得樹脂達到一定的展色性能，然而要ΛΕ < 0.5，進一步擴大羥基單體或者羧基單體的添加量會造成聚合的穩(wěn)定性難以控制，這時往往需要添加分散劑、潤濕劑或者叔胺、季銨離子等添加劑，過多的添加劑不僅造成樹脂乳液的生產(chǎn)成本壓力，還會造成乳液涂膜后的各項缺陷；還可以使用較多的乳化劑或者價格昂貴的特種乳化劑，然而這些都對生產(chǎn)成本造成壓力。
[0004]受石油價格的影響，石油產(chǎn)品原料價格上升較快，市場上原有的各種展色樹脂都面臨著生產(chǎn)成本過高的問題。
[0005]在水性油墨中還可以通過添加大量的堿溶性固體樹脂來改善體系對色粉或者色漿的分散或者展色性能，起到很好的效果。傅樂峰等在專利申請:一種水性油墨用抗回粘純丙乳液(申請?zhí)?201210477966.5)中使用了自制的堿溶性固體樹脂作為分散保護膠體，得到了抗回粘性較好的乳液。然而在油墨行業(yè)使用價格可以接受，運用到其他涂層，則不具有競爭性。另外其采用了氨水作為堿溶劑，給施工和使用環(huán)境造成了不良影響。
[0006]市場上有兩款在有色涂層上應(yīng)用較廣的RS733和RS733A涂層樹脂，達到了很好的展色性能，其缺點是通過添加劑來提高展色性能，加上產(chǎn)品本來價格受市場影響上升，使得其大有被其他產(chǎn)品取代的可能。
[0007]因此不僅要減少價格昂貴的原材料的使用，還要考察樹脂的綜合性能，開發(fā)出價格低廉，展色性能較好的樹脂成為亟待解決的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種價格低廉且展色性能良好的水性樹脂乳液及其制備方法，所得的水性展色樹脂乳液可以應(yīng)用在對展色性能要求高的涂層上，具有更好的展色性能和更低的生產(chǎn)成本。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:[0010]如附圖1所示，本申請通過溶液聚合、中和、分散制備出一種陽離子水性丙烯酸酯分散體；然后使用一定量的丙烯酸酯單體溶脹前述分散體一定時間，以此作為種子，滴加引發(fā)劑和小分子乳化劑乳化后的丙烯酸酯單體進行自由基聚合，從而制備得到目標(biāo)的水性展色樹脂乳液，具體的，包括下述步驟:
[0011](I)在攪拌的反應(yīng)釜中加入100質(zhì)量份的含有雙鍵單體A、100~900質(zhì)量份的有機溶劑和0.1~I質(zhì)量份的引發(fā)劑a，40~80°C下反應(yīng)至固含量到達理論值，降至室溫；
[0012]所述100質(zhì)量份的含有雙鍵單體A中至少包含4質(zhì)量份含有叔胺基團的烯丙基單體，其余的為(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸(正)丁酯、(甲基)丙烯酸(異)辛酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、乙酸乙烯酯和苯乙烯中的一種或兩種以上，用量比例按照FOX經(jīng)驗方程計算玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg在-50~128°C ;所述引發(fā)劑a為偶氮類；
[0013]FOX方程如下:
【權(quán)利要求】
1.一種水性展色樹脂乳液的制備方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)在攪拌的反應(yīng)釜中加入100質(zhì)量份的含有雙鍵單體A、100~900質(zhì)量份的有機溶劑和0.1~I質(zhì)量份的引發(fā)劑a，40~80°C下反應(yīng)至固含量到達理論值，降至室溫，其中所述雙鍵單體A至少包含4質(zhì)量份含有叔胺基團的烯丙基單體； (2)向步驟(1)的體系中加入與所述含有叔胺基團的烯丙基單體等摩爾量的(甲基)丙烯酸，繼續(xù)攪拌5min以上； (3)真空抽出有機溶劑，加入100~900質(zhì)量份的水，高速攪拌至均勻穩(wěn)定的水性分散體； (4)向步驟(3)的體系中加入5~30質(zhì)量份的含有雙鍵單體B，在室溫下均勻攪拌20min以上，得溶脹后的分散體； (5)向步驟(4)所得的分散體中加入部分引發(fā)劑b，升溫至70~85°C反應(yīng)10~30min，將溶于水中的另外的引發(fā)劑b和含有雙鍵單體C的預(yù)乳化液分別同時在I~4h滴加到分散體中，反應(yīng)結(jié)束保溫0.5~1.5h，降溫，調(diào)pH值至7~10，出料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，所述100質(zhì)量份的含有雙鍵單體A中還包含(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸(正)丁酯、(甲基)丙烯酸(異)辛酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、乙酸乙烯酯和苯乙烯中的一種或兩種以上，用量比例按照FOX經(jīng)驗方程計算玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg在-50~128°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(4)中，所述含有雙鍵單體B為(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸(正)丁酯、(甲基)丙烯酸(異)辛酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、乙酸乙烯酯和苯乙烯中的一種或兩種以上，用量比例按照FOX經(jīng)驗方程計算玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg在-50~128°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(5)中，所述含有雙鍵單體C為(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸(正)丁酯、(甲基)丙烯酸(異)辛酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、乙酸乙烯酯和苯乙烯中的一種或兩種以上，用量比例按照FOX經(jīng)驗方程計算玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg在-50~128°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述含有雙鍵單體C的預(yù)乳化液的總量和各個組份的量根據(jù)最終產(chǎn)品的總固含量計算，含有1.5~5wt%的乳化劑和少于60wt%的單體，其余為水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述引發(fā)劑b總用量為含有雙鍵單體C質(zhì)量的0.5~1%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，所述有機溶劑為異丙醇、乙酸乙酯、苯、甲苯、二甲苯中的一種或者兩種以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，所述引發(fā)劑a為偶氮類。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，所述引發(fā)劑a為偶氮二異丁腈、偶氮二異戊腈或偶氮二異庚腈。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，所述反應(yīng)溫度為40~70。。。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，所述反應(yīng)溫度為55。。。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(5)中，所述引發(fā)劑b為過硫酸銨或過硫酸鉀。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(5)中，所述預(yù)乳化液中的乳化劑為陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑中的一種或兩種以上。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求1~13任一項所述的制備方法制備的水性展色樹脂乳液，其特征在于:所述水性展色樹脂乳液為以核殼結(jié)構(gòu)小球形式分散于水中的水性展色樹脂形成的乳液，其外殼為步驟(3)所得的水性分散體，內(nèi)核為步驟(5)后添加的自由基共聚物。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的水性展色樹脂乳液，其特征在于:所述水性展色樹脂乳液的核殼結(jié)構(gòu)的小球表面具有季銨陽離子、羧酸根離子及親水基團。
16.一種以權(quán)利要求14所述的水性展色樹脂乳液為主體的涂層組合物，按照質(zhì)量份數(shù)計，包括下述組分:
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的涂層組合物，其特征在于:所述消泡劑為聚醚改性的非硅表面活性劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的涂層組合物，其特征在于:所述顏色填料為鈦白粉、石墨、酞青蘭、鐵紅、鐵黃中的任一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的涂層組合物，其特征在于:所述增稠劑為非離子水性聚氨酯。
【文檔編號】C08F220/34GK103739771SQ201310752101
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】許遷, 丁清華 申請人:張家港康得新光電材料有限公司