一种无溶剂自乳化水溶性氯化聚丙烯的制备方法技术

本发明专利技术属水溶性氯化聚丙烯技术领域，具体公开了一种无溶剂自乳化水溶性氯化聚丙烯的制备方法。将氯化聚丙烯、丙烯酸/酯混合物和助溶剂混合均匀后，利用引发剂引发氯化聚丙烯产生自由基，进一步引发丙烯酸/酯混合物进行自由基聚合，然后加入异氰酸酯

【技术实现步骤摘要】
一种无溶剂自乳化水溶性氯化聚丙烯的制备方法


[0001]本专利技术涉及水溶性氯化聚丙烯
，具体涉及一种无溶剂自乳化水溶性氯化聚丙烯的制备方法。

技术介绍

[0002]现有水溶性涂料中，极性较高的水溶性环氧树脂、水溶性丙烯酸树脂、水溶性聚氨酯树脂、水溶性脲醛树脂等占据主要市场，但是它们在非极性的塑料，如聚丙烯、聚乙烯等表面的附着力低，难以用于聚丙烯汽车保险杠的底涂。汽车产业作为国家的重要产业，对表面涂料的需求量较大，当前国内汽车保险杠表面涂料的底漆以油性氯化聚丙烯为主，其固含量仅为8
‑
10％，喷涂和制造过程中产生大量有机溶剂的挥发，严重污染环境和影响人体健康。因此迫切需要开发水溶性氯化聚丙烯来替代溶剂型氯化聚丙烯，解决这一环境污染难题。现有国外水溶性氯化聚丙烯的生产技术主要通过乳化剂在高速搅拌条件下包覆氯化聚丙烯来完成，乳化机的搅拌速度高于1000rpm，速度高、时间长，对反应釜的安全要求高，反应釜尺寸小，装料系数低，单批次产量小，工业化规模较小，成本高，固含量偏低(≤30％)，进口产品市场价格昂贵，难以大规模推广使用。国内也有一些利用丙烯酸和丙烯酸酯接枝改性氯化聚丙烯制备水溶性氯化聚丙烯的技术报道，但在制备过程中需要加入大量的甲苯、二甲苯、氯仿、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮等有机溶剂，制备的产品虽具有水溶性，但除去有机溶剂工艺复杂、且难以除净，含有有机溶剂、外加乳化剂的产品存在稳定性较差，干燥过程中既污染环境和影响施工人员健康，又存在一定程度的膜性能不均匀等质量问题。因此，开发不含有机溶剂，工艺简单、无挥发、无污染、低成本的水溶性自乳化氯化聚丙烯的合成技术是解决目前该领域存在问题的根本途径。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种无溶剂自乳化水溶性氯化聚丙烯的制备方法。
[0004]本专利技术以如下技术方案解决上述技术问题：
[0005]一种无溶剂自乳化水溶性氯化聚丙烯的制备方法，其具体过程如下：
[0006](1)将氯化聚丙烯、丙烯酸/酯混合物中的一部分和助溶剂混合，逐渐升温至80℃左右，搅拌条件下逐渐使氯化聚丙烯溶解成均相溶液；
[0007](2)在60
‑
90℃下，向步骤(1)的溶液中逐步加入引发剂和剩余的丙烯酸/ 酯混合物，加料完毕后，在70
‑
140℃条件下搅拌反应0.5
‑
2小时；
[0008](3)在30
‑
80℃下，向步骤(2)的溶液中加入异氰酸酯
‑
端羧基超支化聚酯加成物，在此温度条件下搅拌反应0.5
‑
3小时；
[0009](4)在50
‑
80℃条件下，向其中加入胺类中和剂中和至pH值为6.8～7.5，然后再逐步加入去离子水，在50
‑
80℃、300
‑
600rpm的条件下乳化0.5
‑
3小时，即得到固含量为30
‑
45％的无溶剂自乳化水溶性氯化聚丙烯；
[0010]所述丙烯酸/酯混合物为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸羟基烷基酯的混合物；
[0011]所述异氰酸酯
‑
端羧基超支化聚酯加成物是等摩尔端羧基超支化聚酯与二异氰酸酯之间加成反应后的产物。
[0012]优选地，所述的氯化聚丙烯、丙烯酸/酯混合物、异氰酸酯
‑
端羧基超支化聚酯加成物和助溶剂的质量比为100：(80
‑
350)：(0.5
‑
5.0)：(1.0
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10.0)，最优选为100：(120
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300)：(1.0
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2.5)：(2.0
‑
5.0)。
[0013]优选地，所述的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸羟基烷基酯的质量比为1：(1.0
‑
3.0)：(0.1
‑
1.0)，最优选为1：(1.2
‑
2.0)：(0.2
‑
0.5)。
[0014]优选地，所述的丙烯酸羟基烷基酯为丙烯酸羟基乙基酯(HEA)、丙烯酸羟基丙基酯(HPA)、甲基丙烯酸羟基乙基酯(HEMA)、甲基丙烯酸羟基丙基酯 (HPMA)、丙烯酸
‑4‑
羟基丁基酯(HBA)、甲基丙烯酸
‑2‑
羟基丁基酯(HBMA) 中的一种或多种。
[0015]优选地，所述的异氰酸酯
‑
端羧基超支化聚酯加成物含异氰酸酯基和羧基，其具体反应条件和过程参考以下文献进行：王路平,陈苏芳,等.ChemistrySelect, 2018,3:4873
‑
4883。
[0016]优选地，所述端羧基超支化聚酯为武汉超支化树脂科技有限公司的HyPerC101、HyPer C102、HyPer C103、HyPer C104、HyPer C201、HyPer C202、、HyPerC203、HyPer C204、HyPer C301、HyPer C302、HyPer C303、HyPer C304、HyPerC401、HyPer C402、HyPer C403、HyPer C404中的一种或多种，端羧基超支化聚酯的数均分子量为950～13200g/mol，酸值为110～360mgKOH/g，羟值≤ 20mgKOH/g。它们的性质如表1所示。
[0017]更优选地，所述端羧基超支化聚酯为HyPer C102、HyPer C103、HyPerC202、HyPer C203、HyPer C302、HyPer C402中的一种或多种。
[0018]表1端羧基超支化聚酯的性质
[0019]产品名称羟值，mgKOH/g酸值，mgKOH/g数均分子量，g/molHyPer C101≤103201000HyPer C102≤102402600HyPer C103≤152206400HyPer C104≤1521012000HyPer C201≤10360950HyPer C202≤103002100HyPer C203≤152605200HyPer C204≤1524011000HyPer C301≤15340950HyPer C302≤152602800HyPer C303≤202405700HyPer C304≤202309800HyPer C401≤151801200HyPer C402≤151303400HyPer C403≤201207600
HyPer C404≤2011013200
[0020] 优选地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,6
‑
己二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)中的一种或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无溶剂自乳化水溶性氯化聚丙烯的制备方法，其具体过程如下：（1）将氯化聚丙烯、丙烯酸/酯混合物中的一部分和助溶剂混合，升温至80
ꢀ±ꢀ
5℃，搅拌条件下逐渐使氯化聚丙烯溶解成均相溶液；（2）在60
‑
90℃下，向步骤（1）的溶液中逐步加入引发剂和剩余的丙烯酸/酯混合物，加料完毕后，在70
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140℃条件下搅拌反应0.5
‑
2小时；（3）在30
‑
80℃下，向步骤（2）的溶液中加入异氰酸酯
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端羧基超支化聚酯加成物，在此温度条件下搅拌反应0.5
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3小时；（4）在50
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80℃条件下，向其中加入胺类中和剂中和至pH值为6.8～7.5，然后再逐步加入去离子水，在50
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80℃、300
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600rpm的条件下乳化0.5
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3小时，得到固含量为30
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45%的无溶剂自乳化水溶性氯化聚丙烯；所述丙烯酸/酯混合物为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸羟基烷基酯的混合物；所述异氰酸酯
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端羧基超支化聚酯加成物是等摩尔端羧基超支化聚酯与二异氰酸酯之间加成反应后的产物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的氯化聚丙烯、丙烯酸/酯混合物、异氰酸酯
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端羧基超支化聚酯加成物和助溶剂的质量比为100：（80
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350）：（0.5
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5.0）：（1.0
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10.0）。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸羟基烷基酯的质量比为1：（1.0
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3.0）：（0.1
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1.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈苏芳，黄孙蒙，罗阳杰，徐程，
申请(专利权)人：湖北超支化新材料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：