随着人们对环境问题的认识,一系列严厉的环保法规和行业法规相继被制定。在涂料领域,为了降低挥发性有机物(VOC)的排放,环保型涂料包括水性涂料,高固体份涂料和粉末涂料逐渐地取代溶剂型涂料。在环保涂料中,水性涂料因以水为溶剂或分散介质,其污染性低,便宜,施工方便,是三类环保涂料中最重要的一类。但水性涂料目前存在的问题是综合性能不如溶剂性涂料,特别是水性涂料耐水性差,从而限制了其在高端应用领域如汽车涂料中的应用。所以综合性能好,耐水性高的汽车水性涂料特别是具有高光泽、耐候性、抗划性强的汽车水性丙烯酸树脂涂料具有很高的研究开发价值。本文研究了两条改进水性涂料综合性能的技术路线,一条是将叔碳酸缩水甘油酯(E10)引入丙烯酸酯树脂分子链中制备分子链结构紧密的ACE改性丙烯酸酯(ACE-WA)树脂。它首先是通过E10与丙烯酸开环反应制备带有庞大非极性侧基的功能单体(ACE),再将ACE与乙烯基类单体进行自由基聚合得到分子链结构紧密的聚合物。结果表明,ACE-WA树脂制备的漆膜性能比未改性丙烯酸酯(WA)树脂的漆膜性能有所改进。在E10与丙烯酸单体比例为1.2,反应温度为90℃,反应时间为4h的条件下制备的ACE在丙烯酸类单体中占15wt%时,合成的树脂粘度最低,为23.75Pa.s。与固化剂Luwipal 066,在140℃×30min的固化条件下制备的漆膜性能最优,漆膜外观致密平整,柔韧性2mm,硬度可达4H,附着力0级,抗冲击强度为50kg.cm,光泽度60°为130,耐水性达到三天。另一条技术路线是将季戊四醇的四臂结构引入到丙烯酸酯树脂分子链上,从而在合成出含有四臂星型聚合物的丙烯酸酯树脂,不但降低了树脂的粘度,增加了树脂的水溶性,还使树脂的固化漆膜有更好的冲击性能、硬度和耐水性。其实现首先是用乙酰乙酸叔丁酯与季戊四醇在120℃~140℃下进行酯交换,然后将所得乙酰乙酰基的封端产物(BBA)与乙烯基类单体通过自由基共聚合。通过单变量配方设计,研究了助溶剂、共聚单体、链转移剂十二烷基硫醇和BBA的用量对BBA改性丙烯酸酯树脂(BBA-WA树脂)的水溶性、粘度和固化漆膜的性能的影响及固化条件对固化漆膜的性能影响,确定了最优配方。结果表明,漆膜性能最优的BBA-WA树脂反应条件为:共聚温度为110℃;聚合反应时间为7小时;以占单体总质量的质量分数表示,引发剂BPO用量为的1.4wt%,链转移剂用量为1.2wt%,BBA用量为15wt%,丙烯酸单体用量为7wt%,丙烯酸丁酯用量为40wt%,苯乙烯用量为12wt%,树脂的中和度为80wt%。在这一条件下合成的BBA-WA树脂与固化剂Luwipal 066所制备的涂膜,在140℃下烘烤30min后得到性能优良的固化漆膜;漆膜外观致密平整,柔韧性2mm,硬度可达3H,附着力0级,抗冲击强度为50kg·cm,光泽度60°为120,耐水性可达5天。傅立叶红外光谱(FT-IR)、1H-NMR和13C-NMR分析证明了BBA的烯醇式结构中的双键参与了自由基共聚合反应,在线性聚合物中生成了星型结构的聚合物。BBA含量为15wt%的BBA-WA树脂的粘度从WA树脂的490 mPa.s降到了290 mPa.s。此外还采用了凝胶液相色谱(GPC)、示差热扫描(DSC)、热重分析(TG/DTG)和扫描电子显微镜(SEM)等现代分析方法研究了BBA-WA树脂及其涂料固化漆膜的性能与形貌。