一种环氧丙烯酸树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种环氧丙烯酸树脂及其制备方法和应用，所述环氧丙烯酸树脂具有通式Ⅰ所示化学结构：

【技术实现步骤摘要】
一种环氧丙烯酸树脂及其制备方法和应用
本专利技术是涉及一种树脂及其制备方法和应用，具体说，是涉及一种环氧丙烯酸树脂及其制备方法和其在热固性粉末涂料方面的应用，属于树脂材料

技术介绍
涂料在人们生活中发挥着越来越重要的作用，已经成为现代社会发展不可或缺的一种材料。随着全球环境问题越来越突出，各国环保法规趋严，消费者环保意识提高，涂料产业也面临环境保护问题的考验，环境友好型涂料成为涂料行业的研究热点。粉末涂料是一种不含任何溶剂的固态粉末涂料，包括热塑性粉末涂料、热固性粉末涂料和建筑粉末涂料。粉末涂料由于可以使用常温下不溶于溶剂或水的分子量比较大的合成树脂来制造，从而可以制得更致密的涂膜，与液体涂膜相比较，粉末涂膜更加坚固耐用，不需要进行粘度的调整，容易实现自动化，大大提高涂装效率，节省成本；同时，由于不使用任何溶剂，VOC含量很低甚至为零，大大降低了对环境的污染，是环境友好型涂料产品重点发展的涂料。其中，环氧树脂粉末涂料以其良好的粘附能力，以及耐酸碱、强度高等特点，成为粉末涂料中产销量最大的涂料，目前世界各国的环氧树脂粉末涂料产量占粉末涂料总量的50％以上，我国更是超过了60％。目前环氧树脂粉末涂料中最常用的是双酚A型环氧树脂粉末涂料，双酚A型环氧树脂粉末涂料占环氧树脂粉末涂料的90％以上，但是双酚A型环氧树脂粉末涂料中环氧基数量较少，固化交联密度低，且树脂中含有醚键，经日光紫外线照射后容易降解，具有脆性较大，耐热性较差，耐候性不好等缺点，严重限制了环氧树脂粉末涂料的应用范围，因此，有必要研究出一种新型的环氧树脂粉末涂料。丙烯酸树脂具有较好的耐候耐热性，目前已经有将丙烯酸树脂引入环氧树脂中制备环氧丙烯酸树脂粉末涂料的相关报道，但是目前的环氧丙烯酸树脂粉末涂料，由于涂料中的环氧丙烯酸树脂的耐水性、耐热性、耐酸碱、耐溶剂性、耐候性、耐冲击性等综合性能依旧存在一定的缺陷，导致其应用范围有限。因此，有必要研发出一种同时具有耐水性佳、耐热性强、耐酸碱、耐溶剂性好、高光泽、高透明性、耐候性佳等优点，综合性能好的可以用于制备热固性粉末涂料的环氧丙烯酸树脂。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种同时具有耐水性佳、耐热性强、耐酸碱、耐溶剂性好、高光泽、高透明性、耐候性佳等优点，综合性能好的环氧丙烯酸树脂及其制备方法和其在热固性粉末涂料方面的应用，以克服现有粉末涂料的缺陷。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种环氧丙烯酸树脂，具有通式Ⅰ所示化学结构：其中：R选自氢、C1～C10烷基、C1～C3烷醇基中的任意一种，x选自1至20中的任一整数，y和z各自独立选自0至20中的任一整数，且y和z不能同时为0，n选自1至100中的任一整数。作为优选方案，R选自H、CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3、CH(CH3)2、CH2CH2CH2CH3、CH2CH(CH3)2、C(CH3)3、CH2CH2OH或CH2CH2CH2OH中的任意一种，x、y和z各自独立选自1至20中的任一整数，n选自1至100中的任一整数。作为优选方案，所述环氧丙烯酸树脂的环氧当量为300～700克/当量(g/eq)，玻璃化转变温度为20～60℃，重均分子量为2000～11000，且在150℃下的熔融粘度为5000～50000mpa·s。一种制备本专利技术所述的环氧丙烯酸树脂的方法，在引发剂及链转移剂存在下，使甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯与至少一种表示为CH(CH3)2COOR的甲基丙烯酸类单体在50～120℃下进行自由基聚合反应。作为优选方案，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、1-叔-戊基偶氮-1-氰基环己烷、过氧化月桂酰、1-叔-丁基偶氮-1-氰基环己烷、过辛酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过苯甲酸叔丁酯、过安息香酸丁酯、过氧化甲酸叔丁酯、过氧化二叔丁基、过氧化氢二异丙苯、叔戊基过氧化氢、叔丁基过氧化氢中的至少一种；所述引发剂的用量占制备树脂所用原料总重量的0.1～5.0％。作为优选方案，所述链转移剂选自脂肪族硫醇、十二烷基硫醇、二硫酯、α-甲基苯乙烯二聚体中的任意一种；所述链转移剂的用量占制备树脂所用原料总重量的0.1～10％。作为优选方案，所述甲基丙烯酸缩水甘油酯的用量占制备树脂所用原料总重量的20～50％。作为优选方案，所述苯乙烯的用量占制备树脂所用原料总重量的25～55％。作为优选方案，表示为CH(CH3)2COOR的甲基丙烯酸类单体的用量占制备树脂所用原料总重量的30～60％。作为优选方案，采用本体法、悬浮法或者溶液聚合法进行自由基聚合反应制备所述环氧丙烯酸树脂。作为进一步优选方案，采用本体法进行自由基聚合反应制备所述环氧丙烯酸树脂，是首先按配方将甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯、至少一种表示为CH(CH3)2COOR的甲基丙烯酸类单体、引发剂以及链转移剂加入预混合反应器中进行混合均匀，然后在单管式反应器中于50～120℃温度范围内分阶梯进行自由基聚合反应，在聚合反应结束后将反应产物脱离反应器进行粉碎；进行自由基聚合反应时：起始反应温度与结束反应温度之间的温差范围为40～80℃，至少分为三个温度阶梯，相邻阶梯间的温差等同且温差范围均在5～25℃，在每个阶梯的温度下均保温反应1～6小时。作为更进一步优选方案，在50～120℃温度范围内分阶梯进行自由基聚合反应，且起始反应温度与结束反应温度之间的温差范围为50～70℃，至少分为五个温度阶梯，相邻阶梯间的温差等同且温差范围均在5～15℃，在每个阶梯的温度下均保温反应1～6小时。作为更进一步优选方案，相邻阶梯间的温差等同且温差范围均在10℃，在每个阶梯的温度下均保温反应2～4小时。作为进一步优选方案，采用悬浮法进行自由基聚合反应制备所述环氧丙烯酸树脂，是首先按配方将甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯、至少一种表示为CH(CH3)2COOR的甲基丙烯酸类单体、引发剂以及链转移剂加入预混合反应器中进行混合均匀，然后转移至搅拌反应器中，加入去离子水，得到悬浮液，悬浮液于50～120℃温度范围内分阶梯进行自由基聚合反应，在聚合反应结束后将反应产物用水清洗后烘干至水分含量小于0.5％；进行自由基聚合反应时：起始反应温度与结束反应温度之间的温差范围为40～80℃，至少分为三个温度阶梯，相邻阶梯间的温差范围均在5～25℃，在每个阶梯的温度下均保温反应1～6小时。作为更进一步优选方案，在80～110℃温度范围内分阶梯进行自由基聚合反应，且起始反应温度与结束反应温度之间的温差范围为15～30℃，分为三个温度阶梯，相邻阶梯间的温差范围均在5～10℃，在每个阶梯的温度下均保温反应2～4小时。作为进一步优选方案，采用溶液聚合法进行自由基聚合反应制备所述环氧丙烯酸树脂，是首先按配方将甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯、至少一种表示为CH(CH3)2COOR的甲基丙烯酸类单体、引发剂以及链转移剂混合均匀，然后滴加至装有有机溶剂(例如：DMF)的搅拌反应器中，在惰性气体保护下，于50～120℃下直接进行自由基聚合反应，聚合反应结束后，减压除去多余有机溶剂，所得产物冷却后粉碎。作为更进一步优选方案，滴加速度为0.5～1.5克/分钟。本专利技术中，将上述所提到的甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯、至少一种表示为CH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环氧丙烯酸树脂，其特征在于，具有通式Ⅰ所示化学结构：

【技术特征摘要】
1.一种环氧丙烯酸树脂，其特征在于，具有通式Ⅰ所示化学结构：其中：R选自氢、C1～C10烷基、C1～C3烷醇基中的任意一种，x选自1至20中的任一整数，y和z各自独立选自0至20中的任一整数，且y和z不能同时为0，n选自1至100中的任一整数。2.根据权利要求1所述的环氧丙烯酸树脂，其特征在于：R选自H、CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3、CH(CH3)2、CH2CH2CH2CH3、CH2CH(CH3)2、C(CH3)3、CH2CH2OH或CH2CH2CH2OH中的任意一种，x、y和z各自独立选自1至20中的任一整数，n选自1至100中的任一整数。3.根据权利要求2所述的环氧丙烯酸树脂，其特征在于：所述环氧丙烯酸树脂的环氧当量为300～700克/当量，玻璃化转变温度为20～60℃，重均分子量为2000～11000，且在150℃下的熔融粘度为5000～50000mpa·s。4.一种制备权利要求1所述的环氧丙烯酸树脂的方法，其特征在于：在引发剂及链转移剂存在下，使甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯与至少一种表示为CH(CH3)2COOR的甲基丙烯酸类单体在50～120℃下进行自由基聚合反应。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：高艳芳，李纲，
申请(专利权)人：博立尔化工扬州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32