一种环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体及制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料合成领域，涉及一种环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体及制备方法。所述环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体包括以下原料：环氧树脂、二元醇，亲水单体，甲基丙烯酸缩水甘油醚，叔胺催化剂、乙烯基类软单体、乙烯基类硬单体、功能单体、乙烯基有机硅氧烷、溶剂、引发剂、中和剂、链转移剂和去离子水。以上述单体为原料，采用半连续种子自由基聚合工艺，制备出的水性丙烯酸树脂分散体及其下游产品水性丙烯酸工业涂料，具有光学性能好，干燥速度快，耐水性、耐盐雾性优异，硬度高等特点，产品绿色环保、成本适中，符合行业发展趋势，在电子器件、光电材料、纳米复合材料等领域具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体及制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料合成领域，涉及一种环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体及制备方法。

技术介绍

[0002]随环境问题的日益严峻，人们对材料的环保性要求越来越高，特别是涂料领域，相继出台了多项政策，限制油性涂料的生产和使用，促进以水性涂料，粉末涂料，高固含量涂料的发展。与传统的油性涂料相比，水性环氧改性丙烯酸树脂涂料的分散介质为水，可有效减少涂料生产和使用过程VOCs的排放，达到保护环境的目的，同时，水性涂料的使用也改善了工人的施工环境，提高了涂料的运输储存安全性。
[0003]水性丙烯酸涂料，是指以丙烯酸树脂或者改性丙烯酸树脂为成膜物的一类环保型涂料，具有耐候性好、干燥速度快、颜色浅、保光性良好等优点，在交通运输、建筑家装、农用机械、矿山设备等领域得到广泛应用。但是目前市场上的水性丙烯酸树脂及其下游丙烯酸涂料产品，在应用过程耐水性、储存稳定有待进一步提高，且大多数水性丙烯酸涂料产品需要外加乳化剂，严重影响其附着力、光泽和耐盐雾性能。因此亟需开发出综合性能良好、成本适中、易于工业化生产的水性丙烯酸树脂及其制备工艺，满足水性丙烯酸涂料在电子器件、光电材料、纳米复合材料、工业防腐等领域的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体及制备方法，通过在丙烯酸树脂分子链上接枝环氧结构单元，以提高丙烯酸树脂的附着力和耐盐雾性能，解决了传统的丙烯酸涂料在金属基材附着力差耐盐雾性不足的问题；在制备环氧树脂预聚体时，通过缩聚引入亲水性较强的二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸，实现树脂的水分散性，解决了传统水性丙烯酸涂料需外加乳化剂才能达到稳定分散的效果，提高了树脂分散体和下游涂料产品的储存稳定性；引入有机硅氧烷体系，解决了传统丙烯酸涂料与无机颜填料浸润性差的问题，同时也提高了涂层的耐水性和机械性能；引入双酚芴结构，提高涂层的硬度和光学性能。最终使涂膜的机械性能、耐水性、耐溶剂性、耐候性等综合性能同时得到改善。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体，包括以下重量份的原料：环氧树脂92
‑
127份、二元醇56
‑
122份，亲水单体39
‑
77，甲基丙烯酸缩水甘油醚18.5
‑
31.3份，叔胺催化剂0.8
ꢀ‑
2.2份、乙烯基类软单体100
‑
327份、乙烯基类硬单体86
‑
375份、功能单体30
‑
75份、乙烯基有机硅氧烷20
‑
45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。
[0006]所述制备该环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体用的环氧树脂的环氧值为0.35
‑
0.55mol/100g，优选BE
‑
188EL、三木牌E
‑
51环氧树脂。
[0007]所述制备该环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体的二元醇为双酚芴。
[0008]所述制备环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体的亲水单体为2,2
‑
二羟甲基丙酸、2,2
‑
二羟甲基丁酸中的一种或两种组合；所述叔胺催化剂选自四丁基溴化铵。
[0009]所述制备该环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体用的乙烯基类软单体选自甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、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。
[0010]所述制备该环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体的功能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。
[0011]所述制备该环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体的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；所述链转移剂为正十二烷基硫醇。
[0012]所述制备该环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体的溶剂为丙二醇甲醚与正丁醇、丙二醇单丁醚、丁二酸二甲酯中的一种或多种组合。
[0013]所述制备该环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体的中和剂为三乙胺、N,N
‑
二甲基乙醇胺或2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙醇中的至少一种。
[0014]所述的环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体的制备方法，包含如下步骤：（1）按配方称取环氧树脂置入100℃的反应釜中，并用N2置换反应釜中空气，待温度稳定，加入二元醇、亲水单体和叔胺催化剂，将反应釜升温至120
‑
160℃，反应2
‑
4h；（2）缓慢加入甲基丙烯酸缩水甘油醚，控制滴加时间为20
‑
30min，随后继续反应2
‑
3h，得到环氧树脂预聚体；（3）按配方称取乙烯基类软单体、乙烯基类硬单体、功能单体、乙烯基有机硅氧烷、引发剂及链转移剂，超声混合均匀得到单体混合液；（4）将步骤（2）得到的环氧树脂预聚体降温至85
‑
95℃，加入助溶剂恒温搅拌20
‑
30min至混合均匀；随后升温至130
‑
150℃，滴加步骤（3）的单体混合液，控制总滴加时间为3.5
‑
5.5h，滴加完成，保温3
‑
5h，得到环氧树脂改性的水性丙烯酸树脂；（5）将步骤（4）得到的环氧树脂改性水性丙烯酸树脂降温至60
‑
70℃，加入中和剂，调节体系pH至7.5
‑
8.5之间，快速搅拌20
‑
35min，然后缓慢加入去离子水高速分散1
‑
1.5h，过滤，得到固含量为35
‑
45%的环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术利用甲基丙烯酸缩水甘油醚一端含有活泼双键，一端含有活性较高的环氧环的特性，通过甲基丙烯酸缩水甘油醚的环氧环与环氧树脂上的羟基或羧基发生开环酯化反应，这样就可将甲基丙烯酸缩水甘油醚上的活泼双键引入到环氧树脂分子结构中，提高与丙烯酸单体的共聚能力，解决了环氧树脂在丙烯酸树脂分子链上接枝率低的问题；通过引入二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸对环氧树脂进行改性，在环氧树脂分子链上引入亲水结构单元，使最终制备的环氧树脂改性丙烯酸树脂具有一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂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：环氧树脂92
‑
127份、二元醇56
‑
122份，亲水单体39
‑
77，甲基丙烯酸缩水甘油醚18.5
‑
31.3份，叔胺催化剂0.8
‑
2.2份、乙烯基类软单体100
‑
327份、乙烯基类硬单体86
‑
375份、功能单体30
‑
75份、乙烯基有机硅氧烷20
‑
45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.权利要求1所述的环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：（1）按配方称取环氧树脂置入100℃的反应釜中，并用N2置换反应釜中空气，待温度稳定，加入二元醇、亲水单体和叔胺催化剂，在反应釜内反应；（2）缓慢加入甲基丙烯酸缩水甘油醚，控制滴加时间，随后继续反应，得到环氧树脂预聚体；（3）按配方称取乙烯基类软单体、乙烯基类硬单体、功能单体、乙烯基有机硅氧烷、引发剂及链转移剂，超声混合均匀得到单体混合液；（4）将步骤（2）得到的环氧树脂预聚体降温，加入溶剂恒温搅拌至混合均匀；随后升温，滴加步骤（3）的单体混合液，控制总滴加时间，滴加完成，保温，得到环氧树脂改性的水性丙烯酸树脂；（5）将步骤（4）得到的环氧树脂改性水性丙烯酸树脂降温，加入中和剂，调节体系pH，快速搅拌，然后缓慢加入去离子水高速分散，过滤，得到固含量为35
‑
45%的环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体。3.根据权利要求2所述的环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中环氧树脂的环氧值为0.35
‑
0.55mol/100g；二元醇为双酚芴。4.根据权利要求2所述的环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中亲水单体为2,2
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二羟甲基丙酸、2,2
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二羟甲基丁酸中的一种或两种组合；所述叔胺催化剂选自四丁基溴化铵。5.根据权利要求2所述的环氧树脂改性水性丙烯酸树脂分散体的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中反应釜内反应的温度为120
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【专利技术属性】
技术研发人员：张延强，袁东明，吴琼，李玉，程佳男，
申请(专利权)人：郑州中科新兴产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：