一种高耐磨性丙烯酸树脂及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种高耐磨性丙烯酸树脂，具体涉及一种耐磨性强，热稳定性好，物理性能优越，易推广应用的一种高耐磨性丙烯酸树脂及其制备方法，属于高分子树脂技术领域。


背景技术：

2.丙烯酸树脂具有透明度好、色泽光亮、附着力好、韧性好等特点，在涂层材料中使用较多。然而在特定环境下，普通丙烯酸树脂的使用存在一定的性能缺陷，主要在耐磨性、耐候性、耐水性和抗污性能等方面表现不佳，影响了丙烯酸树脂的发展与应用。


技术实现要素：

3.发明目的：本发明的目的是针对现有技术不足，优选调整最佳的丙烯酸树脂单体和引发剂组成，同时加入了3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，优选制备得到耐磨性强，热稳定性好，同时具有附着力高、耐候性强、硬度大等综合性能优异的丙烯酸树脂。
4.技术方案，为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种高耐磨性丙烯酸树脂，它由下列原料制成：苯乙烯、羟丙酯、丙丁酯、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸、引发剂、二甲苯；
6.作为优选方案，以上所述的高耐磨性丙烯酸树脂，它由下列质量百分比的原料制成：
7.30-40％的苯乙烯、8-15％的羟丙酯、8-15％的丙丁酯、1～5％的3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、0.3-1.5％的甲基丙烯酸、0.5～2％的引发剂、30～40％的二甲苯。
8.作为优选方案，以上所述的一种高耐磨性丙烯酸树脂，它由下列质量百分比的原料制成：36.6％的苯乙烯、11.4％的羟丙酯、11.4％的丙丁酯、3.2％的3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、0.6％的甲基丙烯酸、1.9％的引发剂、34.9％的二甲苯。
9.作为优选方案，以上所述的高耐磨性丙烯酸树脂，引发剂为过氧化二异丙苯。
10.作为优选方案，以上所述的一种高耐磨丙烯酸树脂的制备方法，所述3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的性能具有耐磨性能好和冲击性好。
11.本发明所述的一种高耐磨性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：
12.(1)在反应装置中加入二甲苯溶剂，加热至回流；
13.(2)将苯乙烯、羟丙酯、丙丁酯、甲基丙烯酸、引发剂混合均匀后，加入到滴加漏斗中；
14.(3)当步骤(1)反应装置的温度达到137～140℃回流后，开始滴加步骤(2)的混合物，3.5～4小时滴完，滴完后保温，然后补加引发剂，保温，最后加入3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷搅拌1小时，即得。
15.作为优选方案，一种高耐磨丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，当步骤(1)中反应装置的温度达到137～140℃开始回流，滴加步骤(2)的混合物，3.5-4小时滴
完，滴完后保温1小时，然后补加引发剂，保温1-1.5小时，最后加入3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷搅拌1小时，即得。
16.有益效果：本发明和现有技术相比具有以下优点：
17.本发明通过大量实验筛选，采用常规工艺，同时优选调整最佳的丙烯酸树脂单体、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和引发剂体系组成，本发明选用3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和过氧化二异丙苯，在较高的反应温度137℃以上，通过较长的滴加时间以及补加引发剂后再次保温的方法使得树脂拥有高转化率，达到98.8％。本发明制备的丙烯酸树脂粘度合适，同时涂膜具有优异的耐磨性、附着力高、硬度大、柔韧性好等综合性能。
具体实施方式
18.实施例1
19.1、一种高耐磨性丙烯酸树脂，它由下列质量百分比的原料制成：36.6％的苯乙烯、11.4％的羟丙酯、11.4％的丙丁酯、3.2％的3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、0.6％的甲基丙烯酸、1.9％的引发剂(过氧化二异丙苯)、34.9％的二甲苯。
20.2、本发明所述一种高耐磨性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：
21.(1)在反应装置中加入625.6克二甲苯，开搅拌并加热至回流(137-140℃)；
22.(2)将定量的甲基丙烯酸11.4克、羟丙酯205.2克，丙丁酯205.2克、苯乙烯661.2克、34.2克引发剂过氧化二异丙苯(dcp)混合均匀后加入滴加漏斗中；
23.(3)当步骤(1)反应装置的温度达到137-140℃回流后，滴加步骤(2)的混合单体和引发剂，3.5-4h滴完，滴完后保温1h，补加0.6克过氧化二异丙苯(dcp)，再保温1-1.5h，最后加入57克3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷搅拌1小时，即得，最终反应的转化率可达98.8％，树脂固含64.2％。
24.3、将制得的丙烯酸树脂和以下表1的各种配料按比例混匀，用高速分散机搅拌30分钟制成丙烯酸树脂工业清漆，涂膜厚度50微米左右。检测性能如表2所示。
25.表1丙烯酸树脂工业清漆配方组成
26.原料名称重量(g)实施例1丙烯酸树脂69n3390固化剂2甲苯10醋酸乙酯19消泡剂ax33010.1流平剂fm54100.1
27.表2漆膜性能检测结果
28.外观平整无颗粒硬度(铅笔划痕)3h冲击(反冲)(kg.cm)50附着力(划圈法)1级光泽95磨耗指数52
29.其中，硬度(铅笔划痕)按《gb/t6739-1996涂膜铅笔硬度测定法》测定；冲击(反冲)按《gbt1732-93漆膜耐冲击测定法》测定；附着力(划圈法)按《gb/t1720-79(89)漆膜附着力测定法》测定；光泽按《gb/t 9754-2007色漆和清漆不含金属颜料的色漆漆膜的20、60和85镜面光泽的测定》测定(以60
°
为准)；磨耗指数按gb/t1768—79(89)《漆膜耐磨性测定法》测定。
30.对比实施例1
31.1、一种丙烯酸树脂的制备方法，它包括以下步骤：
32.(1)在反应装置中加入625.6克二甲苯，开搅拌并加热至回流(137-140℃)；
33.(2)将定量的甲基丙烯酸11.4克、羟丙酯205.2克，丙丁酯262.2克、苯乙烯661.2克、34.2克引发剂过氧化二异丙苯(dcp)混合均匀后加入滴加漏斗中；
34.(3)当步骤(1)反应装置的温度达到137-140℃回流后，滴加步骤(2)的混合单体和引发剂，3.5-4h滴完，滴完后保温1h，补加0.6克过氧化二异丙苯(dcp)，再保温1-1.5h，即得，最终反应的转化率为95.4％，树脂固含62％。
35.2、将制得的丙烯酸树脂和以下表3的各种配料按比例混匀，用高速分散机搅拌30分钟制成丙烯酸树脂工业清漆，涂膜厚度50微米左右。检测性能如表4所示。
36.表3丙烯酸树脂工业清漆配方组成
[0037][0038]
表4检测结果
[0039]
外观平整无颗粒硬度(铅笔划痕)h冲击(反冲)(kg.cm)30附着力2级光泽87磨耗指数102
[0040]
其中，硬度(铅笔划痕)按《gb/t6739-1996涂膜铅笔硬度测定法》测定；冲击(反冲)按《gbt1732-93漆膜耐冲击测定法》测定；附着力(划圈法)按《gb/t1720-79(89)漆膜附着力测定法》测试；光泽按《gb/t 9754-2007色漆和清漆不含金属颜料的色漆漆膜的20、60和85镜面光泽的测定》测定(以60
°
为准)，磨耗指数按gb/t1768—79(89)《漆膜耐磨性测定法》测定。
[0041]
通过表2和表4的性能检测结果表明，当缺失3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷组份
之后，其合成的转化率、树脂固含降低。并且磨耗性、硬度、附着力和耐冲击邪能等明显降低，说明丙烯酸树脂单体与3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和引发剂体系组成对漆膜综合性能具有重要的影响。
[0042]
对比实施例2
[0043]
一种工业烤漆用丙烯酸树脂的制备方法，它包括以下步骤：
[0044]
(1)在反应装置中加入625.6克二甲苯，开搅拌并加热至回流(137-140℃)；
[0045]
(2)将定量的甲基丙烯酸11.4克、羟丙酯205.2克，丙丁酯232.2克、苯乙烯661.2克、34.2克引发剂过氧化二异丙苯(dcp)混合均匀后加入滴加漏斗中；
[0046]
(3)当步骤(1)反应装置的温度达到137-140℃回流后，滴加步骤(2)的混合单体和引发剂，3.5-4h滴完，滴完后保温1h，补加0.6克过氧化二异丙苯(dcp)，再保温1-1.5h，最后加入30克3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷搅拌1小时，即得，最终反应的转化率为96.9％，树脂固含63％。
[0047]
将对比实施例2制得的丙烯酸树脂和以下表5的各种配料按比例混匀用高速分散机搅拌30分钟制成丙烯酸树脂工业清漆，涂膜厚度50微米左右。检测性能如表6所示。
[0048]
表5丙烯酸树脂工业清漆配方组成
[0049][0050]
表6漆膜性能检测结果
[0051]
外观平整无颗粒硬度(铅笔划痕)h-2h冲击(反冲)(kg.cm)40附着力(划圈法)1-2级光泽89磨耗指数84
[0052]
其中，硬度(铅笔划痕)按《gb/t6739-1996涂膜铅笔硬度测定法》测定；冲击(反冲)按《gbt1732-93漆膜耐冲击测定法》测定；附着力(划圈法)按《gb/t1720-79(89)漆膜附着力测定法》测定；光泽按《gb/t 9754-2007色漆和清漆不含金属颜料的色漆漆膜的20、60和85镜面光泽的测定》测定(以60为准)，磨耗指数按gb/t1768—79(89)《漆膜耐磨性测定法》测定。
[0053]
通过表2和表6的性能检测结果表明，当减少3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷组份
用量，增加丙丁酯用量之后，其合成的转化率、树脂固含降低。并且硬度、附着力和耐冲击邪能等也出现了减弱，说明丙烯酸树脂单体与3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷用量对漆膜综合性能也具有一定的影响。
[0054]
实施例2
[0055]
1、一种高耐磨性丙烯酸树脂，它由下列质量百分比的原料制成：40％的苯乙烯、15％的羟丙酯、15％的丙丁酯、5％的3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、1％的甲基丙烯酸、2％的引发剂(过氧化二异丙苯)、32％的二甲苯。
[0056]
2、制备方法同实施例1。
[0057]
实施例3
[0058]
1、一种高耐磨性丙烯酸树脂，它由下列质量百分比的原料制成：35％的苯乙烯、10％的羟丙酯、10％的丙丁酯、2.5％的3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、0.5％的甲基丙烯酸、2％的引发剂(过氧化二异丙苯)、40％的二甲苯。
[0059]
制备方法同实施例1。
[0060]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，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。