一种高交联光固化水分散型环氧丙烯酸树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高交联光固化水分散型环氧丙烯酸树脂以及制备方法，所述高交联光固化水分散型环氧丙烯酸树脂具有通式(I)所示化学结构。本发明专利技术通过引入了双酚A环氧及高官能度的活性交联单体，使树脂结构中同时存在强内聚的软段及高交联的硬段，使得本发明专利技术所述高交联光固化水分散型环氧丙烯酸树脂不仅保持了传统光固化树脂的快速固化、高硬度、高耐水性及耐化学品性，且其附着力、耐冲击、柔韧性及重涂性等性能大幅增强。涂性等性能大幅增强。涂性等性能大幅增强。

【技术实现步骤摘要】
一种高交联光固化水分散型环氧丙烯酸树脂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及涂料
，具体涉及一种高交联光固化水分散型环氧丙烯酸树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会的环保意识逐渐加强，人们对涂料环保的要求也越来越高，光固化型树脂涂料因其低VOC排放得到越来越广泛的应用。传统的光固化树脂分为：溶剂型光固化树脂及水性光固化树脂，在干燥条件下通过UV灯固化，具有固化速度快、能耗低、硬度高、耐化学品性佳、性能调节空间大等优点。在金属防护、日用品、木工等防护涂层领域有广泛应用。
[0003]传统非水性光固化树脂，其主体树脂含有不饱和键，以活性单体为固化剂及稀释剂，由于其活性稀释剂选择及用量限制，往往易形成硬而脆的涂膜，虽可达到优异的硬度及耐化学品性，但其附着力、耐冲击、柔韧性、重涂性较差。而传统水性光固化树脂主要利用树脂中的不饱和键通过光引发剂进行聚合，由于树脂中不饱和键相对较少，故其涂膜偏软且脆，涂膜的硬度、耐水性、耐化学品性均不佳。正是由于这些特性限制了其在涂料领域更大的发展应用。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，一方面，本专利技术提供一种含有长环氧链段且高交联的光固化水分散型环氧丙烯酸树脂。
[0005]本专利技术所述光固化水分散型环氧丙烯酸树脂具有以下通式(I)所示化学结构：
[0006][0007]其中，在式(I)中，R1为C1～C8的烷基，R2为C1～C8的烷基，R1、R2可以是相同的官能团，也可以是不同的官能团。A为羟基、羧基或缩水甘油基，B为羟基、乙基或氢原子，C为羟基、羧基或甲基，D为羟基、羧基或甲基，E为C1～C4的烷基或氢原子。聚合度n为2～6。
[0008]优选地，R1为C2～C7的烷基；更优选为C4或C6烷基。
[0009]优选地，R2为C2～C7的烷基；更优选为C4或C6烷基。
[0010]优选地，A为羧基。
[0011]优选地，B为羟基或乙基。
[0012]优选地，C为羟基或羧基。
[0013]优选地，D为羟基或羧基。
[0014]优选地，E为C1～C3的烷基或氢原子；更优选为C1烷基或氢原子。
[0015]优选地，聚合度n为3～5，优选为4。
[0016]本专利技术的另一方面提供了制备所述光固化水分散型环氧丙烯酸树脂的方法，所述方法包括如下步骤：
[0017](1)在有催化剂及加热条件下，环氧树脂A、单体B及阻聚剂C聚合生成预聚体I；
[0018](2)在引发剂及加热条件下，混合单体D以在有机溶剂中聚合生成预聚体II，
[0019](3)提升反应温度向预聚体II中加入预聚体I反应生成预聚体III，
[0020](4)将步骤(3)的反应温度降至10℃～40℃加入活性交联单体E充分搅拌，中和，最终加水自乳化得到所述光固化水分散型环氧丙烯酸树脂。
[0021]其中，在步骤(1)中，所述催化剂为三苯基磷；
[0022]优选地，以重量份计，所述催化剂的用量为1.0
‑
1.5份，优选为1.1份；
[0023]优选地，所述加热条件为加热至110
‑
150℃，优选为120
‑
140℃，更优选为130℃；
[0024]优选地，所述环氧树脂A为双酚A型环氧树脂，优选地，所述双酚A型环氧树脂的聚合度为3
‑
5，更优选为4；该聚合度下的双酚A型环氧树脂可提供足够的长链且在合成过程中粘度易控制；
[0025]优选地，以重量份计，所述环氧树脂A的用量为42.1
‑
68.7份；当环氧树脂A的用量低于42.1份时，无法实现优异的附着力和耐冲击，且柔韧性较差；当环氧树脂A的用量高于68.7份时，则会产生成品树脂涂膜硬度及耐乙醇擦拭性较差的不利影响；
[0026]优选地，所述单体B为丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种或多种；优选为丙烯酸；该单体B能够与环氧树脂发生接枝反应，将可反应的双键接枝在环氧树脂上；
[0027]优选地，以重量份计，所述单体B的用量为6.3
‑
10.3份；当单体B的用量低于6.3份时，环氧树脂的接枝反应不足；当单体B的用量高于10.3份时，则可能产生游离的单体B；
[0028]优选地，所述阻聚剂C为甲基氢醌；
[0029]优选地，以重量份计，所述阻聚剂C的用量为0.1
‑
0.3份，优选为0.2份；
[0030]在步骤(2)中，所述引发剂为偶氮二异丁腈；
[0031]优选地，以重量份计，所述引发剂的用量为1
‑
2份，优选为1.5份；
[0032]优选地，所述加热条件为加热至80
‑
120℃，优选为90
‑
110℃，更优选为100℃；
[0033]优选地，所述有机溶剂为乙二醇二丁醚；该有机溶剂用于稀释反应物，降低反应物粘度；
[0034]优选地，以重量份计，所述有机溶剂的用量为20
‑
30份，优选为24份；
[0035]优选地，所述单体D为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯中的两种或两种以上的组合。
[0036]优选地，以重量份计，所述单体D的总重量份为152.1
‑
197.1份。当单体D的总重量份低于152.1时，在后续步骤(3)中制得的聚合物分子量偏低，影响性能；当单体D的总重量份高于197.1时，在后续步骤(3)中制得的聚合物粘度过高，影响反应进程。
[0037]在一个优选的实施方案中，所述单体D为74.8
‑
97.3份甲基丙烯酸甲酯、35.7
‑
58.2份丙烯酸异辛酯、4
‑
6份甲基丙烯酸羟乙酯、20
‑
40份丙烯酸的组合；所述引发剂为1
‑
2份偶
氮二异丁腈，且所述单体D的各组分的总重量份为152.1
‑
197.1份。
[0038]在另一个优选的实施方案中，所述单体D为74.8
‑
97.3份甲基丙烯酸甲酯、35.7
‑
58.2份丙烯酸异辛酯、5.8份甲基丙烯酸羟乙酯、35.8份丙烯酸的组合；所述引发剂为1.5份偶氮二异丁腈，且所述单体D的各组分的总重量份为152.1
‑
197.1份。
[0039]在步骤(3)中，所述反应温度提升至120
‑
140℃，优选提升至130℃。
[0040]在步骤(4)中，优选地，所述活性交联单体E具有高官能度的活性交联单体，优选为双季戊四醇六丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或多种；更优选为双季戊四醇六丙烯酸酯；该活性交联单体可提供较高交联密度。
[0041]本专利技术所述双季戊四醇六丙烯酸酯如以下化学式(II)所示：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光固化水分散型环氧丙烯酸树脂，其特征在于，具有以下通式(I)所示化学结构：其中，在式(I)中，R1为C1～C8的烷基，R2为C1～C8的烷基，R1、R2可以是相同的官能团，也可以是不同的官能团，A为羟基、羧基或缩水甘油基，B为羟基、乙基或氢原子，C为羟基、羧基或甲基，D为羟基、羧基或甲基，E为C1～C4的烷基或氢原子，聚合度n为2～6。2.根据权利要求1所述的光固化水分散型环氧丙烯酸树脂，其特征在于，优选地，R1为C2～C7的烷基；更优选为C4或C6烷基；优选地，R2为C2～C7的烷基；更优选为C4或C6烷基；优选地，A为羧基；优选地，B为羟基或乙基；优选地，C为羟基或羧基；优选地，D为羟基或羧基；优选地，E为C1～C3的烷基或氢原子；更优选为C1烷基或氢原子；优选地，所述聚合度n为3～5。3.一种制备根据权利要求1或2所述的光固化水分散型环氧丙烯酸树脂的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)在有催化剂及加热条件下，环氧树脂A、单体B及阻聚剂C聚合生成预聚体I；(2)在引发剂及加热条件下，混合单体D以在有机溶剂中聚合生成预聚体II，(3)提升反应温度向预聚体I中加入预聚体II反应生成预聚体III，(4)将步骤(3)的反应温度降至10℃～40℃加入活性交联单体E充分搅拌，中和，最终加水自乳化得到所述光固化水分散型环氧丙烯酸树脂。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述催化剂为三苯基磷；优选地，以重量份计，所述催化剂的用量为1.0
‑
1.5份；优选地，所述加热条件为加热至110
‑
150℃，更优选为120
‑
140℃。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述环氧树脂A为双酚A型环氧树脂，优选地，所述双酚A型环氧树脂的聚合度为3
‑
5；优选地，以重量份计，所述环氧树脂A的用量为42.1
‑
68.7份；优选地，所述单体B为丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种或多种；优选地，以重量份计，所述单体B的用量为6.3
‑
10.3份；
优选地，所述阻聚剂C为甲基氢醌；优选地，以重量份计，所述阻聚剂C的用量为0.1
‑
0.3份。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述引发剂为偶氮二异丁腈；优选地，以重量份计，所述引发剂的用量为1
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2份；优选地，所述加热条件为加热至80

【专利技术属性】
技术研发人员：赵后来，李晖，
申请(专利权)人：上海昭和高分子有限公司，
类型：发明
国别省市：