本发明专利技术涉及一种室温自交联环氧改性丙烯酸树脂乳液及其制备方法，以及通过其制备的水性涂料。所述乳液有以下组分的单体混合物制备，包括环氧改性丙烯酸单体大分子，涂膜干重中，各组分质量分数为：（甲基）丙烯酸及其酯类单体：75‑95%，环氧改性丙烯酸单体：15‑30%，后交联单体：2‑10%，通过以上乳液为基料配制涂料，具有优异的耐盐雾性能和出色的储存稳定性，可满足常规防腐要求。
【技术实现步骤摘要】
一种室温自交联环氧改性丙烯酸树脂乳液及其制备方法
本专利技术设计一种水性防护涂料用基料，具体涉及一种高防腐性能的水性改性环氧乳液及其制备方法，以及通过其得到的水性环氧改性丙烯酸树脂涂料，属于工业防护涂料领域。
技术介绍
水性丙烯酸乳液目前被广泛地用在服装，鞋材，钢结构等各个领域，水性丙烯酸乳液以水代替有机溶剂作为分散介质，其分散液中不含或含有少量的有机溶剂，涂膜具有不燃、无毒、节能和不污染环境等特点。丙烯酸乳液具有耐候性好，储存稳定性好，常温自干快，成本较低的优点，但是丙烯酸乳液形成的漆膜往往较软，附着力差，耐化学品和耐盐雾性能较低，耐水容易起泡脱落等。环氧树脂作为三大通用热固性树脂之一，具有极好的附着性、稳定性、耐磨性、耐腐蚀性、绝缘性及机械强度，广泛应用于涂料工业领域。因此尝试将环氧树脂引入到丙烯酸树脂结构中来改善目前丙烯酸乳液的缺点。针对此方面已有相关的报道，如专利CN103319665B中将环氧树脂与不饱和脂肪酸进行酯化后与丙烯酸类单体进行自由基接枝反应，制备的涂膜具有良好的性能，但是此方法制备过程需要高温反应，能源消耗高，而且引入的环氧树脂较少，制备出的树脂分子量较大，固化较慢等问题。除此之外，也有将丙烯酸单体与环氧树脂直接进行高温酯化反应，过程需要阻聚剂和高温，反应容易凝胶，较难控制。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服环氧树脂改性丙烯酸树脂制备过程工艺复杂，能源消耗较高、乳液粘度较高、储存稳定性较差的问题，通过改善反应工艺以及调整反应单体的种类，来制备一种制备过程简便、乳液粘度低，环氧树脂含量高、防腐性能更加优异的水性环氧改性丙烯酸乳液。为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案如下：一种水性环氧改性丙烯酸乳液，有包括以下组分的单体混合物制得，以下含量是以乳液的干重为基准计的质量百分数：a)75-95%的甲基丙烯酸及其酯类单体;b）15-30%的环氧改性丙烯酸单体;c）2-10%的后交联单体组成;除此之外，还含有水溶性溶剂组份d).本专利技术中所述的甲基丙烯酸及其酯类单体，选自三种不同的单体种类，第一种是软单体，占单体a)质量的20-40%，选自丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、2-丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸月桂酯中的至少一种；第二中为硬单体，占单体a)质量的30-50%,选自苯乙烯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的至少一种。第三种单体为含羧基和/或羧酸酐单体选自甲基丙烯酸及其酸酐、马来酸及其酸酐、富马酸及其酸酐中的至少一种,占单体a)质量的5-10%。本专利技术中所述的环氧改性的丙烯酸单体有以下组分组成，以环氧树脂和带有双键的丙烯酸类/酰氯类单体通过酯化反应而制备，具体的制备方案为将环氧树脂加入到溶剂中，然后加入胺类小分子开环反应，最后加入丙烯酸/酰氯单体，催化剂制备得到环氧改性的丙烯酸大单体。本专利技术中所述的环氧改性丙烯酸大分子单体，各个组份的比例为，以摩尔比环氧基团与胺类分子上活泼氢以及丙烯酸/酰氯比例为1：（0.8-1）：（0.8-1），溶剂加入量为总重量的10-20%，催化剂为总重量的丙烯酸/酰氯总重量的1-3%.本专利技术中所述的环氧树脂选自由环氧氯丙烷或甲基环氧氯丙烷和双酚A、双酚F、或双酚砜得到的环氧树脂、双酚A的环氧烷烃经加成的聚缩水甘油醚，聚丙二醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷、甘油等多元醇的聚缩水甘油醚；己二酸、苯二甲酸、二聚物酸等多羧酸的聚缩水甘油酯及聚缩水甘油胺等。更优选地选自上述的用上述双酚A或双酚F与环氧氯丙烷制备的环氧树脂或己二酸的多羧酸改性而成的环氧树脂。本专利技术中所述的丙烯酸/酰氯选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰氯及甲基丙烯酰氯中的至少一种，优选地丙烯酰氯。本专利技术中所述的胺类小分子具有氨基活泼氢的带有羟基的小分子，选自乙醇胺、二乙醇胺、二乙胺中的至少一种，优选地二乙醇胺。本专利技术中所述的溶剂选自甲苯、二甲苯、苯、丁醇、异丁醇、四氢呋喃、二氧六环、甲乙酮、丙酮等至少一种。所述的组份c）后交联单体选自双丙酮（甲基）丙烯酰胺、（甲基）丙烯醛、烷基中具有1-20个碳原子的乙烯基烷基酮、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯和己二酸二酰肼中的至少一种。优选双丙酮丙烯酰胺，己二酸二酰肼，二者搭配质量比为：双丙酮丙烯酰胺：己二酸二酰肼=4:1~1:1.本专利技术中所述的组份d）水溶性溶剂选自单乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、乙二醇单丁醚等乙二醇二甲醚类及丁醚类、乙二醇单丁醚；丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单丁基醚、丙二醇单异丁基醚、丙二醇单叔丁基醚等丙二醇单烷基醚类中的至少一种。本专利技术的水性环氧改性丙烯酸乳液的制备方法，包含以下步骤：（1）环氧改性丙烯酸大分子单体制备将胺类小分子和部分溶剂加入到反应釜中，然后升高温度到60-70℃，滴加环氧树脂和溶剂的混合物，0.5-1小时内滴加完成后，继续保温反应2-3小时后，降温到室温，然后加入催化剂，滴加丙烯酰氯，滴加0.5-1小时，然后保温反应1-2小时后，进行水洗、减压脱出溶剂后，制备环氧改性的丙烯酸单体。（2）环氧改性丙烯酸乳液将甲基丙烯酸及其酯类单体、环氧改性丙烯酸单体、后交联单体以及引发剂以及水溶剂助剂加入到反应釜中，通入氮气保护，然后升高温度到90-120℃进行反应，反应3-5小时后，降温至30-50℃，加入中和剂氨水调整PH值7-9，然后加入去离子水，稀释到固含量为30-50%，然后滤渣出料，得到最终乳液。在上述的制备方法中，所述的引发剂选择过氧化环己酮、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中至少一种。本专利技术所述的一种水性环氧改性丙烯酸涂料包括：本专利技术所制备的环氧改性丙烯酸乳40-70份、颜填料为30-60份、水性助剂用量为5-10份所述的颜填料选自钛白粉、磷酸锌、磷酸铝、硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、硅酸盐、云母粉、氧化铁中的至少一种。所述的助剂包括分散剂、成膜助剂、润湿剂、消泡剂、防闪锈助剂、PH调节剂、增稠剂中的至少一种。本专利技术所述的水性环氧改性丙烯酸涂料的制备工艺如下：首先在分散罐中加入水、分散剂、消泡剂、润湿剂、成膜助剂、高速搅拌10-15分钟，加入颜填料，提升转速，高速分散均匀后，加入与颜填料等重量的研磨剂，研磨浆料至细度<30um,降低转速，过滤得到研磨浆；然后在调漆罐中，加入水性环氧改性丙烯酸乳液，加入PH调节8-9，随后依次加入成膜助剂、消泡剂、防闪锈助剂、按照涂料粘度需求加入增稠剂，搅拌均匀，用100目滤网过滤包装，得到成品。本专利技术的有益之处在于：本专利技术制备的乳液制备工艺简便、制备方法相对简单，制备出的乳液在涂料中表现出优异的附着力、硬度、耐腐蚀等性能，而且涂料具有优异的稳定性。具体实施方式下面的实施例将对本专利技术予以进一步说明，但并不因此而限制本专利技术。实施例1（1）环氧改性丙烯酸大分子单体制备将106g二乙醇胺和100g四氢呋喃加入到反应釜中，然后升高温度到60-70℃，滴加100g环氧树脂E51和30g四氢呋喃的混合物，0.5-1小时内滴加完成后，继续保温反应2-3小时后，降温到室温，然后加入10g三乙胺催化剂，滴加200g丙烯酰氯，滴加0.5-1小时，然后保温反应1-2小时后，进行水洗、减压脱出溶剂后，制备环氧改性的丙烯酸单体。（2）环氧改性丙烯酸乳液本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水性环氧改性丙烯酸乳液，有包括以下组分的单体混合物制得，以下含量是以乳液的干重为基准计的质量百分数：a)75‑95%的甲基丙烯酸及其酯类单体;b）15‑30%的环氧改性丙烯酸单体;c）2‑10%的后交联单体组成;除此之外，还含有水溶性溶剂组份d)。
【技术特征摘要】
1.一种水性环氧改性丙烯酸乳液，有包括以下组分的单体混合物制得，以下含量是以乳液的干重为基准计的质量百分数：a)75-95%的甲基丙烯酸及其酯类单体;b）15-30%的环氧改性丙烯酸单体;c）2-10%的后交联单体组成;除此之外，还含有水溶性溶剂组份d)。2.根据权利要求1本发明中所述的甲基丙烯酸及其酯类单体，选自三种不同的单体种类，第一种是软单体，占单体a)质量的20-40%，选自丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、2-丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸月桂酯中的至少一种；第二中为硬单体，占单体a)质量的30-50%,选自苯乙烯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的至少一种，第三种单体为含羧基和/或羧酸酐单体选自甲基丙烯酸及其酸酐、马来酸及其酸酐、富马酸及其酸酐中的至少一种,占单体a)质量的5-10%。3.根据权利要求1本发明中所述的环氧改性的丙烯酸单体有以下组分组成，以环氧树脂和带有双键的丙烯酸类/酰氯类单体通过酯化反应而制备，具体的制备方案为将环氧树脂加入到溶剂中，然后加入胺类小分子开环反应，最后加入丙烯酸/酰氯单体，催化剂制备得到环氧改性的丙烯酸大单体。4.根据权利要求1本发明中所述的环氧改性丙烯酸大分子单体，各个组份的比例为，以摩尔比环氧基团与胺类分子上活泼氢以及丙烯酸/酰氯比例为1：（0.8-1）：（0.8-1），溶剂加入量为总重量的10-20%，催化剂为总重量的丙烯酸/酰氯总重量的1-3%。5.根据权利要求1本发明中所述的环...
【专利技术属性】
技术研发人员：李嘉顺，
申请(专利权)人：李嘉顺，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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