1.本专利涉及一种水性羟基丙烯酸树脂分子组成及合成方法，尤其是一种用于水性双组份耐候耐磨涂料的有机硅有机氟改性羟基丙烯酸树脂的组成及合成方法。


背景技术：

2.随着国民环保意识的深入人心，水性漆以其环境友好的特性得到了更多的关注和应用。
3.另一方面，高端建筑涂料尤其是高端外墙涂料以及地坪涂料对涂料性能的要求是非常苛刻的。传统的水性漆难以满足诸如高硬度、高耐水性、耐化学品性、超耐磨损性、高耐候性等指标要求。因此，尽管人们渴望用环保涂料替代那些环境污染的油性涂料，却因为漆膜高性能要求难以达到，因此无法更换替代。
4.例如医院、学校及高端商务中心等场所都是人员高度密集的公共场所，维护保养导致场所封闭代价高昂。因此对涂料的涂层性能要求很高，需要保证长时期的使用时的保光保色性能、耐候性、耐沾污性、耐酸雨、耐化学品性、耐涂鸦性等；此外，作为地坪涂料还必须具备优良的耐磨性、柔韧性（抗机械冲击）；这些性能要求过去往往是传统高性能油性涂料才能达到的性能，而常见的水性涂料其性能与之相去甚远。
5.因此，针对以上问题，急需解决上述应用领域水性漆树脂的高性能化问题。


技术实现要素：

6.本专利试图通过合成的有机硅和有机氟双重改性的方式得到性能卓越的水性漆树脂，搭配自己合成的专用改性有机硅-聚氨酯齐聚物以及其他功能助剂，通过合理的配方应用设计，使漆膜达到优秀的性能。在很多关键性能方面，事实上已经超越了很多传统油性涂料的水平。
7.众所周知，涂料树脂对涂料的性能起到决定性的影响；有什么样的结构就决定了树脂什么样的性能。为说明本专利在硅酸盐耐候耐磨涂料应用中的技术先进性，以下对本专利技术的产品设计原理进行较为详细的阐述：
ꢀ①
本专利涉及的羟基树脂为乳液型羟基树脂，而非羟基树脂的分散体。众所周知，以乳液聚合方式合成的聚合物，其分子量是远大于分散体的聚合物。而高分子量的聚合物交联体的耐磨性、耐化学品性是明显优于低分子量的品种，抗冲击性也明显较高。以这类聚合物合成的树脂作为涂料的成膜物质有明显的优势。
8.②
本专利涉及的羟基树脂引入了硅烷改性技术，明显提高了树脂对硅酸盐基材的附着力，同时提高了涂层的耐水性、耐污性以及耐候性能。
9.ꢀ③
本专利涉及的羟基树脂引入了有机氟改性技术，随树脂含氟量的提高，得益于氟碳的高化学键能特性，涂料耐候性、耐磨性均有明显提升，并有明显的阻燃性。
10.ꢀ④
本专利涉及的羟基树脂羟基含量3%或以上，给树脂带来更多的交联反应活性基团，制备的涂层高度交联，致密度大为提升，从而带来更高的硬度、耐磨性、耐化学品性能
以及突出的耐候性能。
11.综上所述，本专利基于以上优化性能的材料，采用合理的搭配组合，通过各种因素的协同效应达到水性树脂优异的性能。
具体实施方式
[0012] a、实施例和对比例的树脂合成配料单采用广州固德新材料科技有限公司的系列水性羟基丙烯酸树脂进行实施例和对比例分析。实施例型号为gd 5008、gd 5008、gd 5008；对比例型号为gd 4992和gd 4995。
[0013]
b、实施例及对比例合成工艺：实施例与对比例都采用相同的合成工艺，工艺操作如下:
①
将底料加入1.5升三口中，升温至80℃，加入28.5克单体预乳液，继续搅拌3分钟，然后5分钟内匀速加入全部底料引发剂，保温反应20分钟；
②
保温80～82℃，同时匀速滴加剩余单体预乳液和滴加引发剂，其中剩余单体滴加时长为240分钟，滴加引发剂滴加时长为255分钟；
③
全部单体预乳液滴加完毕后，升温至84～86℃，继续保温反应90分钟；
④
降温至65℃，同时匀速滴加后处理剂1和2，滴加时长为20分钟，滴加完毕保温反应15分钟，去除残余单体；
⑤
降温至45℃，慢慢滴加入中和剂，滴加时长5分钟，搅拌5分钟；
⑥
降温至40℃以下，慢慢滴加入防腐剂，滴加时长5分钟，搅拌5分钟；
⑦
经200目滤布过滤出料。
[0014] c、技术指标：d、对比例三选用商品水性羟基丙烯酸树脂分散体，技术指标如下： d、实施例和对比例树脂测试：
⑴
涂料配制
①
底漆a.底浆配料单
制浆工艺：a.将水、二甲基乙醇胺、分散剂tego 760w依次加入调漆缸中低速搅拌3分钟；b.依次往调漆缸内加入硫酸钡、气硅、滑石粉、钛白粉，高速搅拌，搅拌速度控制在1500转/分钟，搅拌25分钟，然后加入一半byk 028，继续搅拌5分钟；c.加入锆珠继续碾磨搅拌，搅拌速度控制在1800转/分钟，直到细度达到30微米以下；d.降低搅拌速度为800转/分钟，慢慢加入剩余的byk 028，搅拌10分钟；e.将聚氨酯增稠剂pur 62溶解在二丙二醇甲醚中，慢慢加入调漆缸中，维持搅拌速度，搅拌5分钟；f.加入10%de水分散浆，搅拌5分钟，经200目滤布过滤出料。
[0015] b.底漆配方单调漆工艺：
a.将树脂加入调漆缸，低速搅拌；b.加入byk 024，调高搅拌转速至1500转/分钟，搅拌分散15分钟；c.调整搅拌速度至1000转/分钟，加入byk 028，搅拌分散10分钟；d.调整搅拌速度至600转/分钟，加入tego 760w，搅拌分散5分钟；e.将聚氨酯增稠剂pur 62溶解在二丙二醇丁醚中，加入水搅拌成均匀的浆状物，慢慢加入调漆缸内，维持搅拌速度搅拌分散5分钟；f.将底浆慢慢加入调漆缸中，维持搅拌速度搅拌分散5分钟；h.将底材润湿剂tego 245慢慢加入调漆缸中，维持搅拌速度搅拌分散5分钟；i.将防沉剂de的10%预分散浆慢慢加入调漆缸，维持搅拌速度搅拌分散5分钟；j.经200目滤布过滤出料。
[0016]
ꢀ②
面漆a.面浆制浆工艺：a.将水、二甲基乙醇胺、分散剂tego 760w依次加入调漆缸中低速搅拌3分钟；b.依次往调漆缸内加入硫酸钡、玻璃粉、钛白粉，高速搅拌，搅拌速度控制在1500转/分钟，搅拌25分钟，然后加入一半byk 028，继续搅拌5分钟；c.加入锆珠继续碾磨搅拌，搅拌速度控制在1800转/分钟，直到细度达到30微米以下；d.降低搅拌速度为800转/分钟，慢慢加入剩余的byk 028，搅拌10分钟；e.将聚氨酯增稠剂pur 62溶解在二丙二醇甲醚中，慢慢加入调漆缸中，维持搅拌速度，搅拌5分钟；f.加入10%de水分散浆，搅拌5分钟，经200目滤布过滤出料。
[0017] b.面漆配方单
调漆工艺：a.将合成的水性树脂加入调漆缸，低速搅拌；b.加入byk 024，调高搅拌转速至1500转/分钟，搅拌分散15分钟；c.调整搅拌速度至1000转/分钟，加入byk 028，搅拌分散10分钟；d.调整搅拌速度至600转/分钟，加入tego 760w，搅拌分散5分钟；e.将聚氨酯增稠剂pur 62溶解在二丙二醇丁醚中，加入水搅拌成均匀的浆状物，慢慢加入调漆缸内，维持搅拌速度搅拌分散5分钟；f.将面浆慢慢加入调漆缸中，维持搅拌速度搅拌分散5分钟；h.将底材润湿剂tego 245慢慢加入调漆缸中，维持搅拌速度搅拌分散5分钟；i.将防沉剂de的10%预分散浆慢慢加入调漆缸，维持搅拌速度搅拌分散5分钟；j.经200目滤布过滤出料。
[0018]
ꢀ⑵
涂装a、样板准备
①
选用符合gb/t 14902标准的预拌混凝土制作30块混凝土样板，保证实施例和对比例共6组样品，每组分配5张混凝土测试样板；
②
样板尺寸为38厘米
×
28厘米，厚度为2厘米，水泥板正面水平方向高低差小于1毫米；
③
样板制作好后，在23～25℃，相对湿度50～70%的环境下养护28天；
④
养护好后，用砂光机进行打磨操作，保证基板平整，水平高低差小于50微米。
[0019]
b、涂装
①
将拜耳水性聚氨酯固化剂2487-1（nco含量21%，固体份100%）用丙二醇甲醚醋酸酯（pma）稀释成80%固体份，该稀释液与等量水混和均匀，制成固化剂工作液；
②
取各实施例和对比例一、对比例三的底漆与固化剂工作液，按100：40混和均
匀；对比例二与固化剂工作液的配比为100：20（对比例二羟基含量只有其他品种的一半，故固化剂用量较少），喷涂厚度为湿膜厚度80～90微米；
③
室温条件下（23～25℃，相对湿度50～70%）干燥3天，用400#砂纸打磨；
④
按前面
②
和
③
的要求再做一遍底漆；
⑤
用1000目干砂纸精细打磨，高低差为2微米以下；
⑥
取各实施例和对比例一的面漆与固化剂工作液，按100：50混和均匀；对比例二面漆与固化剂工作液的配比为100：25（对比例二羟基含量只有其他品种的一半，故固化剂用量较少），喷涂厚度为湿膜厚度80～90微米；
⑦
室温条件下（23～25℃，相对湿度50～70%）自干7天测试；
⑧
各实施例和对比例各每组样品按上述方法涂装5块，准备测试。
[0020]
ꢀ⑶
测试
①
混凝土样板涂层测试报告*该数据由每组的5块样板测试数据去掉最大和最小值，其余三个中间值的平均数。
[0021]
②
测试引用标准a.gb/t 5210-2006
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漆膜附着力测定法拉开法b.gb/t 1723-1993
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涂料粘度测定法c.gb/t 1725-2007
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色漆、清漆和塑料不挥发物含量的测定
d.gb/t 1727-1992
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漆膜一般制备法e.gb/t 1728-1979（1989）漆膜、腻子膜干燥时间测定法f.gb/t 1731-1993
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漆膜柔韧性测定法g.gb/t 5209-1985
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漆膜耐水性测定法浸水法h.gb/t 1765-1979（1989）测定耐湿热、耐盐雾、耐候性（人工加速）的漆膜。
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制备法i.gb/t 1766-2008
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. 色漆和清漆涂层老化的评级方法j.gb/t 23987-2009
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. 色漆和清漆人工气候老化和人工辐射暴露k.gb/t 3186-2006
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涂料产品的取样l.mgb/t 6742-2007
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色漆和清漆弯曲试验（圆柱轴）m.gb/t 9265-1988
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.建筑涂料涂层耐碱性的测定n.gb/t 9266-1988
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建筑涂料涂层耐洗刷性的测定o.gb/t 9780-2005
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建筑涂料涂层耐沾污性试验方法p.gb/t 10834-2008
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船舶漆耐盐水性的测定q.gb/t 9755-2001
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合成树脂乳液外墙涂料r.gb/t 23981-2009
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.白色和浅色漆对比率的测定
ꢀ⑷
分析
①
由三个实施例与三个对比例直接比较，可以看到有机硅改性的羟基丙烯酸树脂与聚氨酯固化剂固化形成的漆膜，在附着力、耐洗刷性、耐酸碱性、耐水性、抗泛碱性以及耐候方面存在明显的优势，未进行有机硅改性的漆膜性能明显较低；
②
通过实施例一和3个对比例与实施例二、三进行比较，可以看出用有机氟单体改性的样品在耐酸碱、耐水性、抗泛碱性、耐磨性以及耐候方面存在明显的优势，并且随着含氟量的增加，这种优势更加明显；
③
通过对比例一和对比例二进行比较，可以看出树脂羟基含量越高，交联密度 越大，漆膜在附着力、耐洗刷性、耐酸碱性、耐水性、抗泛碱性以及耐候 性等综合性能更加突出；
④
通过对比例三与其他样品（全部实施例与对比例二、三）进行比较，可以看出对比例三所涉及的羟基丙烯酸树脂分散体（非乳液聚合），由于分子量比其他样品（乳液聚合型）小，表干和实干速度较慢；
⑤
通过对比例一和对比例三进行比较，两者都是羟基含量3%，非有机硅和有机氟改性树脂；前者是乳液聚合型树脂，后者（对比例三）是分散体型树脂；从测试数据看出两者涂层在附着力、耐洗刷性、耐酸碱性、耐水性、抗泛碱性以及耐候方面均有明显差距，前者大幅度超越后者；可见，高分子量的乳液聚合型树脂相当于低分子分散体水性树脂是有明显优势的。