一种水性丙烯酸改性的环氧树脂的制备方法及其涂料技术

本发明专利技术涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种水性丙烯酸改性的环氧树脂的制备方法及其涂料。具体技术方案为：一种水性丙烯酸改性的环氧树脂的制备方法，将环氧树脂、疏水溶剂和酸性改性物质加热混合后得到酸改性环氧树脂溶液A；并在其中加入不饱和脂肪酸，加热回流脱水反应，然后加入亲水溶剂混匀后得到环氧酯树脂液B；向加热后的环氧酯树脂液B中滴加含有引发剂的单体进行自由基聚合，反应结束后降温，再加入中和剂混匀后，得到水性丙烯酸改性环氧树脂C；最后将水性丙烯酸改性环氧树脂C或者其分散体与相变材料、硅溶胶、石墨烯等混合制成防腐效果好、附着力强的水性涂料。本发明专利技术解决了现有技术中丙烯酸漆附着力和防腐性能差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水性丙烯酸改性的环氧树脂的制备方法及其涂料
本专利技术涉及水性涂料
，具体涉及一种水性丙烯酸改性的环氧树脂的制备方法及其涂料。
技术介绍
随着现代工业的飞速发展，钢铁材料的防腐工作越来越受到重视。在钢铁被腐蚀时，通常是在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化状态，这会显著降低金属材料的强度、塑性和韧性等力学性能。因此，对金属材料进行防腐就显得非常的重要。现今，对金属材料的防腐，主要是在其表面涂覆丙烯酸漆，其具有干燥快、附着力好、耐候性好等优点。但是，丙烯酸漆在使用的过程中，漆膜的完整性容易受到破坏，从而使得漆膜的防锈防腐蚀功能和附着力大打折扣。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种水性丙烯酸改性的环氧树脂的制备方法及其涂料，解决了现有技术中丙烯酸漆附着力和防腐性能差的问题。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：本专利技术公开了一种水性丙烯酸改性的环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：(1)将环氧树脂、疏水溶剂和酸性改性物质加热混合反应至酸值降至初始值的1/3～2/3，得到酸改性环氧树脂溶液A；(2)在酸改性环氧树脂溶液A中加入不饱和脂肪酸，加热回流脱水反应至酸值≤10，然后加入亲水溶剂混匀后得到环氧酯树脂液B；(3)向加热后的环氧酯树脂液B中滴加含有引发剂的单体进行自由基聚合，反应结束后降温，再加入中和剂混匀后，得到水性丙烯酸改性环氧树脂C。优选的，还包括步骤(4)，向水性丙烯酸改性环氧树脂C中匀速加入水，搅拌均匀后得到丙烯酸改性的环氧酯树脂水分散体D。优选的，步骤(1)中，按照重量份数计，环氧树脂50～98份，疏水溶剂10～20份，酸性改性物质1～20份，加热温度为100～150℃；步骤(2)中，酸改性环氧树脂溶液A、不饱和脂肪酸和亲水溶剂的质量比为5:1～5:1～3，加热温度为110～240℃；步骤(3)中，加热温度为70～170℃，环氧酯树脂液B、引发剂和单体的质量比为4～5:1～4:20～30，环氧酯树脂液B和中和剂的质量比为4～5:5～10；步骤(4)中，水性丙烯酸改性环氧树脂C与水的质量比4～5:3～5。优选的，所述环氧树脂为双酚A类环氧树脂、双酚F类环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种；所述疏水溶剂为苯、甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲基异丁基酮、碳酸二甲酯和环己烷中的一种或几种的混合物；所述酸性改性物质为柠檬酸、磷酸、草酸、聚磷酸、乳酸和酒石酸中的一种或几种的混合物；所述不饱和脂肪酸为大豆油酸、亚麻油酸、妥尔油酸、蓖麻油酸、脱水蓖麻油酸和桐油酸中的一种或几种的混合物；所述亲水溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、乙二醇叔丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚和二丙二醇二甲醚中的一种或几种的混合物；所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、二叔丁基过氧化物、二叔戊基过氧化物、叔丁基过氧化氢和过氧化二异丙苯中的一种或几种的混合物；所述单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种的混合物；所述中和剂为氨水、三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺、三乙醇胺和甲基吗啉中的一种或几种的混合物。本专利技术还公开了一种水性丙烯酸改性的环氧树脂涂料，包括以下组分：水性丙烯酸改性环氧树脂C或环氧酯树脂水分散体D、改性石墨烯、相变材料、冷却材料、固化剂。优选的，按照重量份数计，水性丙烯酸改性环氧树脂C或环氧酯树脂水分散体D30～65份、改性石墨烯5～40份、相变材料30～55份、冷却材料25～57份、固化剂15～40份。优选的，所述相变材料的制备过程为：将多孔二氧化硅粉末分散在含有水和/或液状有机介质的介质中，然后加入有机碱化合物，制得二氧化硅溶胶；然后将熔化后的硬脂酸缓慢加入到二氧化硅溶胶中，加热搅拌反应，陈化后干燥，即得相变材料。优选的，所述有机碱化合物为二乙基胺、三乙基胺、二异丙基胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、丙烯基胺和异丁基胺中的一种或多种的混合物，所述液状有机介质为甲醇、乙醇、丙二醇、正丁醇、二乙基醚、甲酸乙酯、乙酸乙酯、苯、甲苯、甲基丙烯酸正丙酯和甲基丙烯酸正丁酯中的一种或多种的混合物。优选的，所述多孔二氧化硅、水和/或液状有机介质和有机碱化合物的质量比为：3～6:2～4:0.07～2；所述二氧化硅溶胶与硬脂酸的质量比为3～6:2～5。优选的，所述冷却材料为SiC、SiO、TiO2和Al2O3中的一种或多种的混合物；所述固化剂为聚酰胺固化剂。本专利技术具备以下有益效果：1.本专利技术通过在改性的环氧树脂中加入柠檬酸、磷酸等强酸性物质，使铁锈转化成为相容于涂膜的物质，并起到了一种类似于酸处理基材表面的效果，从而提高了涂膜的致密性及其在基材上的附着力，同时提高了涂料的防腐蚀性能。2.本专利技术利用环氧基和羧基间的反应先用强酸改性环氧树脂，再用环氧基上富含的羟基同不饱和脂肪酸酯化反应，从而制得强酸改性的环氧树脂溶液。再在所得的强酸改性环氧树脂溶液上利用自由基聚合接枝丙烯酸酯，从而制得防腐性能优良的水性丙烯酸环氧酯树脂，且用丙烯酸接枝环氧酯树脂得到的水性树脂具有良好的抗水解性和优良的水分散性，从而用其制备的水性涂料具有较好的存储稳定性，及用其制备的树脂水分散体的粒径较细，制备的漆膜流平润湿性能比较较好，其干燥后漆膜比较致密，从而其防腐蚀性能较好。此外，其漆膜的硬度增长速度较快，从而表现为用丙烯酸接枝法制备的水性环氧酯树脂的漆膜的干燥性能比用乳化剂乳化法、酸酐接枝法制备的水性氧化干燥型树脂的漆膜干燥性能要好。3.本专利技术了为了进一步加强所制备涂料的防腐蚀性和附着力，将水性丙烯酸改性环氧树脂或其分散体与相变材料、冷却材料和分散后的石墨烯进行混合，石墨烯和树脂的表面均含有大量的环氧基，而环氧基与固化剂混合后，会反应形成三维交联网络结构。而均匀分散的石墨能够有效的阻隔了腐蚀介质进入基材，从而提高了涂料的防腐蚀性。而加入的相变材料由硅溶胶与硬脂酸制成，而硅溶胶由带有孔隙的二氧化硅制成，当硬脂酸包覆在二氧化硅中时，由于其具有孔隙，使得相变材料在发现液化时，硬脂酸会从孔隙中渗漏出来，在树脂的体系中与之交联，从而使相变材料与树脂结合的更加稳固。而在涂料体系中加入硅溶胶或者在制备相变材料时加入过量的硅溶胶可以增加涂层与基材之间的附着力，因此，当硅溶胶中的水分蒸发时，其胶体粒子增大并附着在基材表面，粒子间形成硅氧结合，使涂料具有很好的耐水性和耐热性能，并具有较强的粘结力，从而增加其与基材的附着力。同时，为了防止涂层表面温度大于了相变材料的凝固温度，因此，在涂料中加入了冷却材料，起到对涂层降温的目的，从而避免涂层的温度过高导致相变材料液化而是涂层发生剥落等问题。SiC和SiO由于其能够吸收一定波长范围内的太阳辐射，从而使其具有降温效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性丙烯酸改性的环氧树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)将环氧树脂、疏水溶剂和酸性改性物质加热混合反应至酸值降至初始值的1/3～2/3，得到酸改性环氧树脂溶液A；/n(2)在酸改性环氧树脂溶液A中加入不饱和脂肪酸，加热回流脱水反应至酸值≤10，然后加入亲水溶剂混匀后得到环氧酯树脂液B；/n(3)向加热后的环氧酯树脂液B中滴加含有引发剂的单体进行自由基聚合，反应结束后降温，再加入中和剂混匀后，得到水性丙烯酸改性环氧树脂C。/n

【技术特征摘要】
1.一种水性丙烯酸改性的环氧树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将环氧树脂、疏水溶剂和酸性改性物质加热混合反应至酸值降至初始值的1/3～2/3，得到酸改性环氧树脂溶液A；
(2)在酸改性环氧树脂溶液A中加入不饱和脂肪酸，加热回流脱水反应至酸值≤10，然后加入亲水溶剂混匀后得到环氧酯树脂液B；
(3)向加热后的环氧酯树脂液B中滴加含有引发剂的单体进行自由基聚合，反应结束后降温，再加入中和剂混匀后，得到水性丙烯酸改性环氧树脂C。


2.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸改性树脂的制备方法，其特征在于：还包括步骤(4)，向水性丙烯酸改性环氧树脂C中匀速加入水，搅拌均匀后得到丙烯酸改性的环氧酯树脂水分散体D。


3.根据权利要求2所述的一种水性丙烯酸改性树脂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，按照重量份数计，环氧树脂50～98份，疏水溶剂10～20份，酸性改性物质1～20份，加热温度为100～150℃；步骤(2)中，酸改性环氧树脂溶液A、不饱和脂肪酸和亲水溶剂的质量比为5:1～5:1～3，加热温度为110～240℃；步骤(3)中，加热温度为70～170℃，环氧酯树脂液B、引发剂和单体的质量比为4～5:1～4:20～30，环氧酯树脂液B和中和剂的质量比为4～5:5～10；步骤(4)中，水性丙烯酸改性环氧树脂C与水的质量比4～5:3～5。


4.根据权利要求1所述的一种水性丙烯酸改性树脂的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A类环氧树脂、双酚F类环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种；
所述疏水溶剂为苯、甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲基异丁基酮、碳酸二甲酯和环己烷中的一种或几种的混合物；
所述酸性改性物质为柠檬酸、磷酸、草酸、聚磷酸、乳酸和酒石酸中的一种或几种的混合物；
所述不饱和脂肪酸为大豆油酸、亚麻油酸、妥尔油酸、蓖麻油酸、脱水蓖麻油酸和桐油酸中的一种或几种的混合物；
所述亲水溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、乙二醇叔丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚和二丙二醇二甲醚中的一种或几种的混合物；
所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛志富，
申请(专利权)人：黄山市科美新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34