一种环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体及制备方法，包括以下重量份的原料：环氧大豆油25‑100份、甲基丙烯酸1.1‑6份、乙烯基酰胺0.7‑6份、苯甲酸10‑40份、叔胺催化剂0.3‑1份、乙烯基类软单体100‑327份、乙烯基类硬单体86‑310份、乙烯基羟基单体12‑55份、丙烯酸13‑169份、乙烯基有机硅氧烷3‑20份、溶剂80‑396份、引发剂4‑21份、中和剂11‑47份、链转移剂0.5‑6份和去离子水。利用所述分散体作为主要成膜物质制备的涂料，具有耐水性、耐盐雾性能良好，干燥速度快，硬度高和光泽度高的特点，产品绿色环保、成本低廉，符合行业发展趋势，具有广阔的应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体及制备方法
本专利技术涉及高分子材料合成
，具体涉及一种环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体及制备方法。
技术介绍
环境友好已成为21世纪发展的主题，随着人们环保意识的增强和相关法律政策的出台限制挥发性有机化合物（VOC）的排放，高VOC含量的溶剂型涂料受到前所未有的挑战。与传统的溶剂型涂料相比，水性涂料以水为主要溶剂，仅含有极少量的VOC，是一种新型的环保涂料，具有无毒无害、使用安全、便于储运等优点。水性丙烯酸涂料因其具有干燥时间短、柔韧性好、色浅、成本低以及优良的保光保色性和户外耐候性等，广泛应用于机械制造、交通运输、轻工、化工、建筑等领域。然而，目前国内市场上大部分水性丙烯酸涂料存在的耐水性、耐盐雾性、附着力差，干燥速度慢以及热黏冷脆等缺点，严重限制了其在高新
的应用。因此需要开发工艺简单，成本较低廉的新型水性丙烯酸树脂代替原有的油性树脂，提高丙烯酸涂料的综合性能，满足水性丙烯酸涂料在木器、工业防腐等领域的应用。
技术实现思路
本专利技术提出了一种环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体及制备方法，环氧大豆油分子链上含有环氧基团，可大幅度提高涂膜与基板的附着力；另，环氧基团活性高，可参与反应生成三维网状结构，进一步提高涂膜耐水性和耐盐雾性能。本专利技术采用自由基接枝共聚的方法将改性后的环氧大豆油与丙烯酸单体共聚，制备出了环氧大豆油改性的水性丙烯酸树脂分散体，克服了上述现有技术的缺点和不足，使涂膜的机械性能、耐水性、耐溶剂性、低温变脆、高温回黏等综合性能同时得到改善。实现本专利技术的技术方案是：一种环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体，包括以下重量份的原料：环氧大豆油25-100份、甲基丙烯酸1.1-6份、乙烯基酰胺0.7-6份、苯甲酸10-40份、叔胺催化剂0.3-1份、乙烯基类软单体100-327份、乙烯基类硬单体86-310份、乙烯基羟基单体12-55份、丙烯酸13-169份、乙烯基有机硅氧烷3-20份、溶剂80-396份、引发剂4-21份、中和剂11-47份、链转移剂0.5-6份和去离子水。所述环氧大豆油的环氧值为0.35-0.45mol/100g，优选0.39-0.41mol/100g。所述乙烯基酰胺为丙烯酰胺、甲基丙酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺中的一种或多种的混合物，优选丙烯酰胺与甲基丙酰胺的混合。所述乙烯基类软单体选自甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异辛酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸正辛酯中的一种或任意几种组合；所述乙烯基类硬单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸苄脂、丙烯酸苯酯、苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯腈中的一种或任意几种组合。所述乙烯基羟基单体选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯以及甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种；所述乙烯基有机硅氧烷为乙烯基有机硅氧烷为乙烯基三异丙氧基硅烷(A-173)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种或两种组合。所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、二叔丁基过氧化物或二叔戊基过氧化物中的至少一种；所述溶剂为正丁醇、异丙醇、丙二醇单丁醚、丙二醇甲醚或丁二酸二甲酯中的一种或任意几种组合。所述中和剂为N，N-二甲基乙醇胺、氨水、三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇或氢氧化四甲基铵中的至少一种，优选N，N-二甲基乙醇胺；所述链转移剂为正十二烷基硫醇。所述的环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体的制备方法，步骤如下：（1）按配方称取乙烯基类软单体、乙烯基类硬单体、乙烯基羟基单体、丙烯酸、乙烯基有机硅氧烷、引发剂及链转移剂，混合均匀得到混合单体；（2）按配方称取环氧大豆油、苯甲酸、甲基丙烯酸以及叔胺催化剂置于反应釜中，在氮气气氛下升温至110-130℃，优选115-125℃，反应至酸值<10mgKOH/g；随后，氮气氛围下，加入乙烯基酰胺单体恒温反应至酸值<5mgKOH/g，得到改性环氧大豆油；（3）将步骤（2）得到的改性环氧大豆油降温至85-95℃，加入溶剂恒温搅拌20-35min至混合均匀；随后升温至140-155℃，优选145-150℃，滴加步骤（1）的混合单体，控制总滴加时间为2-5小时，优选3-4小时，滴加完成，保温3-5小时使混合单体反应完全，得到环氧大豆油改性丙烯酸树脂；（4）将步骤（3）得到的环氧大豆油改性丙烯酸树脂降温至45-60℃，加入中和剂，调节体系pH至7.5-8.0之间，快速搅拌20-35分钟，然后缓慢加入去离子水高速分散并过滤，得到环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体。所述步骤（4）得到的环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体的固含量为30-40%。本专利技术的有益效果是：环氧大豆油无毒，无污染，来源广泛，加工过制备工艺简单，成本低，属于可再生能源。本专利技术采用自由基共聚的方法在树脂分子链上引入改性环氧大豆油对丙烯酸树脂进行改性，大幅提高了丙烯酸树脂于基板的附着力和润湿性能，环氧基团的引入也提高了涂膜的耐水性和耐盐雾性能。该改性方法不但节能环保、成本低廉而且生产制备简便，可同时改善水性丙烯酸涂膜的耐水性、耐盐雾性差，附着力和润湿性能，具有广阔的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1分散体涂膜红外曲线。图2为实施例热失重曲线。图3为DSC曲线测试。图4为凝胶渗透色谱曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体，包括按重量份数计的如下组分：环氧大豆油：25份；苯甲酸：10份；甲基丙烯酸：1.1份；甲基丙烯酰胺：0.7份；叔胺催化剂：0.3份；乙烯基软单体：丙烯酸丁酯，100份；乙烯基硬单体：甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯，分别占40、46份；乙烯基羟基单体：丙烯酸羟丙酯，12份；丙烯酸：13份；KH570：3份引发剂：过氧化苯甲酸叔丁酯，4份；溶剂：正丁醇，80份；链转移剂：正十二烷基硫醇，0.5份；分散剂：去离子水，297份；中和剂：N，N-二甲基乙醇胺，18份。该环氧大豆油改性的水性丙烯酸树脂分散体的制备工艺为：...

【技术保护点】
1.一种环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体，其特征在于，包括以下重量份的原料：环氧大豆油 25-100份、甲基丙烯酸1.1-6份、乙烯基酰胺0.7-6份、苯甲酸10-40份、叔胺催化剂0.3-1份、乙烯基类软单体100-327份、乙烯基类硬单体86-310份、乙烯基羟基单体12-55份、丙烯酸 13-169份、乙烯基有机硅氧烷3-20份、溶剂80-396份、引发剂4-21份、中和剂11-47份、链转移剂0.5-6份和去离子水。/n

【技术特征摘要】
1.一种环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体，其特征在于，包括以下重量份的原料：环氧大豆油25-100份、甲基丙烯酸1.1-6份、乙烯基酰胺0.7-6份、苯甲酸10-40份、叔胺催化剂0.3-1份、乙烯基类软单体100-327份、乙烯基类硬单体86-310份、乙烯基羟基单体12-55份、丙烯酸13-169份、乙烯基有机硅氧烷3-20份、溶剂80-396份、引发剂4-21份、中和剂11-47份、链转移剂0.5-6份和去离子水。


2.根据权利要求1所述的环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体，其特征在于：所述环氧大豆油的环氧值为0.35-0.45mol/100g。


3.根据权利要求1所述的环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体，其特征在于：所述乙烯基酰胺为丙烯酰胺、甲基丙酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺中的一种或多种的混合物。


4.根据权利要求1所述的环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体，其特征在于：所述乙烯基类软单体选自甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异辛酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸正辛酯中的一种或任意几种组合；所述乙烯基类硬单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸苄脂、丙烯酸苯酯、苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯腈中的一种或任意几种组合。


5.根据权利要求1所述的环氧大豆油改性水性丙烯酸树脂分散体，其特征在于：所述乙烯基羟基单体选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯以及甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种；所述乙烯基有机硅氧烷为乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种组合。


6.根据权利要求1所述的环氧大豆油改性水性丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁东明，张延强，李玉，杨天朝，
申请(专利权)人：郑州中科新兴产业技术研究院，南阳星港涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41