一种环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液及其制备方法，包括以下步骤：步骤1，将二月桂酸二丁基锡、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丁酸加入反应器中，进行反应；步骤2，然后加入用有机溶剂溶解的醋酸纤维，在60～70℃进行反应；步骤3，将反应液降温至40～50℃，保温反应，然后降至室温，在搅拌下向反应体系中加入水，当水加完之后继续搅拌均匀，然后除去溶解醋酸纤维的有机溶剂，即得水性醋酸纤维乳液；步骤4，在50℃～55℃的温度下，向水性醋酸纤维乳液中加入环氧树脂，搅拌，即得环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液。本发明专利技术环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液稳定性、分散性、粘结强度均提高，且涂膜平整度好。

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液及其制备方法
本专利技术涉及涂料成膜物，具体涉及一种环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液及其制备方法。
技术介绍
醋酸纤维素是公认的至为重要的纤维素有机酸酯，具有对光稳定，不易燃烧，在稀酸、汽油、矿物油和植物油中稳定，熔融流动性好，易成型加工，热塑性好，易成膜，且膜柔韧、透明、光泽好、强度高等优良性能。被广泛用于胶黏剂、纺织纤维、塑料、香烟滤嘴、包装材料、胶片、人工肾脏和反渗透膜等领域。但传统油墨、胶黏剂、农药制剂、皮革涂饰剂等都是溶剂型的，不仅成本高，且在使用过程中，产生大量挥发性有机物(VOC)，这些有毒、有害的有机挥发物，持续不断地挥发到空气中，不但危害人体健康，而且污染大气环境，是雾霾形成的主要原因之一。因此，以水为介质，价格低廉、绿色环保、挥发性有机物基本为零的水性醋酸纤维乳液的研究和开发成为高分子材料发展的主要方向。但是目前制备的水性醋酸纤维乳液稳定性、耐水性、粘结强度仍需要进一步改善，同时涂膜略微粗糙，不够平整，无法很好的满足涂料方面的要求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液及其制备方法，稳定性、分散性、粘结强度均提高，且涂膜平整度好。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将二月桂酸二丁基锡、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丁酸加入反应器中，在惰性气体保护下，40℃～50℃下进行反应；其中，六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为(0.59～1.06)：(0.26～1.94)；步骤2，然后加入用有机溶剂溶解的醋酸纤维，惰性气体保护下在60～70℃进行反应；步骤3，将反应液降温至40～50℃，调节反应液pH值为8～9，保温反应，然后降至室温，在搅拌下向反应体系中加入水，当水加完之后继续搅拌均匀，然后除去溶解醋酸纤维的有机溶剂，即得水性醋酸纤维乳液；步骤4，在50℃～55℃的温度下，向水性醋酸纤维乳液中加入环氧树脂，搅拌均匀，即得环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液。优选的，步骤1中，二月桂酸二丁基锡、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丁酸的质量比为(0.04～1.14)：(0.59～1.06)：(0.26～1.94)：(0.76～0.96)。优选的，步骤2中醋酸纤维与步骤1中六亚甲基二异氰酸酯的质量比为3.5：(0.59～1.06)。优选的，步骤3中水与步骤1中六亚甲基二异氰酸酯的比例为(30～50)mL：(0.59～1.06)g。优选的，步骤1中反应时间为1～1.5h，步骤2中反应时间为1.5～2.5h，步骤3中反应时间为30min～60min。优选的，步骤2中，用于溶解醋酸纤维素的有机溶剂为丁酮和乙酸甲酯的混合物。优选的，步骤3中，采用三乙胺调节反应液的pH值。优选的，步骤3中，加水后搅拌速度为3000rpm以上，搅拌所用时间为30min～60min。优选的，步骤4中环氧树脂的加入量与步骤2中醋酸纤维的质量比为(0.2～1.5)：3.5。一种所述方法制备得到的环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术通过在醋酸纤维分子链上引入了亲水基团制得水性醋酸纤维乳液，然后将水性醋酸纤维乳液与环氧树脂进行物理共混，制得涂料用环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液。环氧树脂具有很强的内聚力、分子结构致密、力学性能好、附着力强、稳定性好、耐热性强等优点，且环氧树脂为多羟基化合物，可与剩余的(-NCO)反应，将环氧树脂引入水性醋酸纤维的主链上，能形成网状结构使性能优异，另外利用环氧树脂中高活性的环氧基团，可以发生开环反应，从而形成致密的网状结构。因此，将环氧树脂引入水性醋酸纤维乳液后，能使乳液涂膜的耐水性、热稳定性及力学性能得到很大提高。高粘度的环氧树脂可以提高水性醋酸纤维乳液的粘结强度，提高涂膜的附着力，从而避免了涂膜凸起的问题出现。该制备工艺简单，制得的涂料用环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液保留了溶剂型醋酸纤维涂料的大部分优点，克服现有水性醋酸纤维乳液附着力低、涂膜凹凸不平等缺点，同时具有疏水性较好等优良性能。本专利技术制备的环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液涂膜具有很好的耐水性、热稳定性及力学性能，且涂膜粘结强度高、平整度高。附图说明图1为实施例1制备的环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液红外谱图。图2为实施例3制备的环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液涂膜表面扫描电镜图，(a)对应对比例1，(b)对应实施例3。图3为实施例3制备的环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液涂膜表面原子力图，(a)对应对比例1，(b)对应实施例3。图4为实施例4制备的环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液的涂膜接触角分析，(a)对应对比例1，(b)对应实施例4。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术所述的环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液的制备方法，包括以下步骤：1)在氮气保护下，将二月桂酸二丁基锡、二羟甲基丁酸、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯加入反应器中，得反应体系；其中，所加入的二月桂酸二丁基锡、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯以及二羟甲基丁酸的质量比为(0.04～1.14)：(0.59～1.06)：(0.26～1.94):(0.76～0.96)；2)将反应体系在40℃～50℃下恒温反应1～1.5h，然后升温至60～70℃，加入用丁酮和乙酸甲酯溶解的醋酸纤维溶液，恒温反应1.5～2.5h，其中，所加入的丁酮和乙酸甲酯溶解的醋酸纤维与步骤1)中加入的六亚甲基二异氰酸酯质量比3.5：(0.59～1.06)；3)将反应液降温至40℃～50℃，调节反应液pH值＝8～9，反应30min～60min，并降至25℃～30℃，然后在搅拌下向反应液中逐滴加入去离子水，当去离子水加完之后在3000rpm以上再高速搅拌30min～60min，之后除去丁酮，即得水性醋酸纤维乳液；其中，水的加入量是按照每加入(0.59～1.06)g六亚甲基二异氰酸酯加入30mL～50mL水来计算的；2)物理共混：在50～55℃的温度下加入一定量的环氧树脂继续搅拌1～1.5h即得环氧树脂改性水性醋酸纤维(EWCA)乳液，所加入的环氧树脂与步骤1)中的二羟甲基丁酸(DMBA)的质量比为(0.2～1.5)：(0.96～0.76)，环氧树脂的加入量与步骤2中醋酸纤维的质量比为(0.2～1.5)：3.5。实施例1：环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液的制备：1)在氮气保护下，将0.04g二月桂酸二丁基锡、0.59gHDI、1.94gIPDI、0.96gDMBA加入装有搅拌器、回流冷凝管、通有氮气的四口烧瓶中，得反应体系。2)将反应体系在40℃下恒温反应1h，然后升温至70℃，加入丁酮和乙酸甲酯溶解的醋酸纤维溶液3.5g，恒温反应2h，得反应液。3)将反应液降温至40℃，加入三乙胺调节反应液的pH＝8，反应30min后，降至室温，然后在300rpm的搅拌速度下向反应液中加入50mL的去离子水，去离子水加完之后在3000rpm高速搅拌30min，使分散均匀，出料，之后除去丁酮，即得水性醋酸纤维乳液。4)物理共混：在50℃的温度下加入一定量的环氧树脂E-44继续搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将二月桂酸二丁基锡、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丁酸加入反应器中，在惰性气体保护下，40℃～50℃下进行反应；其中，六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为(0.59～1.06)：(0.26～1.94)；步骤2，然后加入用有机溶剂溶解的醋酸纤维，惰性气体保护下在60～70℃进行反应；步骤3，将反应液降温至40～50℃，调节反应液pH值为8～9，保温反应，然后降至室温，在搅拌下向反应体系中加入水，当水加完之后继续搅拌均匀，然后除去溶解醋酸纤维的有机溶剂，即得水性醋酸纤维乳液；步骤4，在50℃～55℃的温度下，向水性醋酸纤维乳液中加入环氧树脂，搅拌均匀，即得环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液。

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将二月桂酸二丁基锡、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丁酸加入反应器中，在惰性气体保护下，40℃～50℃下进行反应；其中，六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为(0.59～1.06)：(0.26～1.94)；步骤2，然后加入用有机溶剂溶解的醋酸纤维，惰性气体保护下在60～70℃进行反应；步骤3，将反应液降温至40～50℃，调节反应液pH值为8～9，保温反应，然后降至室温，在搅拌下向反应体系中加入水，当水加完之后继续搅拌均匀，然后除去溶解醋酸纤维的有机溶剂，即得水性醋酸纤维乳液；步骤4，在50℃～55℃的温度下，向水性醋酸纤维乳液中加入环氧树脂，搅拌均匀，即得环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液。2.根据权利要求1所述的环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液的制备方法，其特征在于，步骤1中，二月桂酸二丁基锡、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丁酸的质量比为(0.04～1.14)：(0.59～1.06)：(0.26～1.94)：(0.76～0.96)。3.根据权利要求1所述的环氧树脂改性水性醋酸纤维乳液的制备方法，其特征在于，步骤2中醋酸纤维与步骤1中...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏秀霞，贺生卓，张婧，晏春苗，张蓉，霍文静，张海宁，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61