一种丙烯酸改性环氧树脂乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种丙烯酸改性环氧树脂乳液及其制备方法。其制备方法将环氧树脂、脂肪醇聚氧乙烯醚和三苯基磷混合在９０～１１０℃反应３～５ｈ，获得环氧树脂聚氧乙烯醚单酯；将获得的环氧树脂聚氧乙烯醚单酯温度控制为７０～９０℃，加入氨基磺酸，反应２～４ｈ，加入ＮａＯＨ水溶液中和分散，分散后调节ｐＨ为７～８，获得反应型阴非离子环氧树脂乳化剂，并采用此种乳化剂与环氧树脂、丙烯酸系单体乳液聚合获得稳定的环保型丙烯酸接枝环氧树脂乳液。此种方法避免了乳化剂对乳液储存稳定性和后期成膜的影响，所获产品与纯丙烯酸乳液相比，涂膜的耐磨损性能、附着力和耐化学品性能更优，可应用于金属防腐蚀漆、道路标志漆和室内外地坪漆等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环氧树脂乳液，特别是涉及一种丙烯酸改性环氧树脂乳液及其制 备方法。
技术介绍
环氧树脂具有优异的附着性、热稳定性、耐化学品性、绝缘性及机械强度等，广泛 用于涂料、粘合剂及复合材料等领域。但常用的环氧树脂为非水溶性的，仅溶于芳烃类、醇 类和酮类等有机溶剂，对环境会造成污染。随着全球环保意识的增强，各国政府越来越重视 挥发性有机物(VOC)对环境的污染。我国也在2004年7月1日实施涂料环保标准。所以 对环氧树脂的水性化已成为目前国内外研究的热点。环氧树脂的水性化方法主要有机械法、相反转法、自乳化法等，其中最常用的是自 乳化法，即化学改性法。通过接枝反应对环氧树脂进性水性化获得的乳液稳定性优，操作过 程方便，越来越受到人们重视。目前丙烯酸接枝改性环氧树脂乳液制备方法多是溶液聚合， 制备过程中需要加入一定溶剂，这和我国现有的环保政策相悖。所以探索用乳液聚合工艺 接枝改性环氧树脂十分必要。在乳液聚合过程中，乳化剂的用量虽然很少，却起着非常重要的作用，不但在聚合 前后对乳液起着稳定作用，而且对聚合速度、聚合度、乳胶数目及直径产生影响。在应用时， 乳化剂的存在会对乳液产生诸多负面效应。因为聚合后乳化剂是以物理吸附的方式存在于 乳胶粒的表面，在生产和储存过程中会发生解吸，导致乳液的稳定性和成膜性能变差。而使 用反应型乳化剂可以很好地解决这些问题，因为反应型乳化剂是以共价键的方式键合在乳 胶粒的表面，在储存应用的时候不会发生解吸，制得的聚合物乳液具有稳定性能优，成膜性 能好，又避免了残留乳化剂对环境的污染。但使用一些含APEO基团的反应型乳化剂会导致 生态环境的破坏，所以寻求一种不含APEO基团、乳化能力好的反应型乳化剂也显得尤为重 要。
技术实现思路
本专利技术所要解决上述技术问题在于，提供一种环保、工艺简单、成本低，具有良好 耐磨损性能、附着力和耐化学品性能的丙烯酸改性环氧树脂乳液及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案本专利技术丙烯酸改性环氧树脂乳液是通过自由基接枝反应，即在引发剂的作用下将 环氧树脂分子链上的次甲基引发，形成自由基，和丙烯酸系单体发生共聚，其间将亲水单体 引入环氧树脂分子链，使环氧树脂具有亲水性。本专利技术一种丙烯酸改性环氧树脂乳液的合成方法主要技术方案是一种丙烯酸改性环氧树脂乳液的制备方法，包括下列步骤(1)反应型阴非离子环氧树脂乳化剂的制备将环氧树脂、脂肪醇聚氧乙烯醚和三苯基磷混合在90 110°C反应3 5h，获得环氧树脂聚氧乙烯醚单酯；环氧树脂与脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1 1，三苯基磷用量 为环氧树脂和脂肪醇聚氧乙烯醚的质量和的0. 5 ；将获得的环氧树脂聚氧乙烯醚单 酯温度控制为70 90°C，加入氨基磺酸，反应2 4h，加入NaOH水溶液中和分散，分散后 调节PH为7 8，即获得反应型阴非离子环氧树脂乳化剂；所述氨基磺酸与环氧树脂的摩 尔比为1 1 ；(2)丙烯酸改性环氧树脂乳液的制备(a)以重量份数计，将步骤(1)制备的反应型阴非离子环氧树脂乳化剂1 2份、 引发剂0. 2 0. 3份，去离子水35 45份，环氧树脂10 30份、丙烯酸系单体15 35 份，加入乳化器中预乳化，得预乳液；(b)将步骤(1)制备的反应型阴非离子环氧树脂乳化剂1 2份、去离子水5 15份、引发剂0. 2 0. 3份和碳酸氢钠调节剂0. 4 0. 6份加入反应器中，再加入步骤(a) 制得预乳液重量的20 30%，在70 80°C进行种子聚合反应0. 5 Ih ；(c)加入步骤(a)制得的剩余预乳液，2 3小时内滴加完毕后，继续反应1 2h， 温度控制在80 85°C ；(d)升温至90 95°C，保温反应0.5 lh，结束反应，用三乙胺水溶液调节pH至 7 8，即获得稳定的丙烯酸改性环氧树脂乳液；所述步骤(1)和步骤(2)中的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-44或E_51 ；所述丙烯酸系单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸 乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和丙烯腈中的一种或多种；所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。所述氨基磺酸为牛磺酸或N-甲基牛磺酸。所述步骤(1)中NaOH水溶液的质量浓度优选为15 20%。一种丙烯酸改性环氧树脂乳液，由上述方法制备。本专利技术以环氧树脂、脂肪醇聚氧乙烯醚和氨基磺酸为原料，经开环醚化、开环加成 和中和加水分散，获得反应型阴非离子环氧树脂乳化剂。并采用此种乳化剂与环氧树脂、丙 烯酸单体乳液聚合获得稳定的丙烯酸接枝环氧树脂乳液。相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下(1)在合成反应型阴非离子环氧树脂乳化剂过程中，通过加入环氧乙烷数加成数 不同的聚氧乙烯醚可以改变乳化剂的亲油性大小，制得HLB不同的乳化剂体系。(2)反应过程中采用自制的反应型阴非离子环氧树脂乳化剂，避免了残留乳化剂 对乳液稳定性和后期成膜的不良影响。(3)本专利技术所得丙烯酸改性环氧树脂乳液是通过环氧树脂和丙烯酸单体接枝反应 生成，反应产物是环氧树脂、丙烯酸酯共聚物和环氧树脂接枝产物的混合物，但各组分的相 容性很好，乳液稳定性佳。(4)本专利技术所得丙烯酸改性环氧树脂乳液集环氧树脂和丙烯酸酯树脂的优点于一 身，既具有良好的保光保色性和耐候性，又具有优异的附着力和耐化学品性。(5)本专利技术制得一种环保、工艺简单、成本低，具有良好耐水性、耐溶剂型以及机械 性能的丙烯酸改性环氧树脂乳液，可应用于金属防腐蚀漆、道路标志漆和室内外地坪漆等。具体实施例方式以下结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术要求保护的范围并不局限于实 施例表述的范围。实施例1 反应型阴非离子环氧树脂乳化剂的制备(1)取 0. Imol 环氧树脂 E-51、0. Imol 脂肪醇聚氧乙烯醚 C12H25 (CH2CH2O)7I^PO. 44g三苯基磷置于四口烧瓶中，在90°C反应lh，升温至100°C继续反应3h，获得获得环氧树脂聚 氧乙烯醚单酯。(2)将⑴中获得环氧树脂聚氧乙烯醚单酯降温至70°C，称取0. Imol的牛磺酸缓 慢滴加入四口烧瓶中，滴加完毕继续反应3h，结束反应，加27g质量浓度为15%的NaOH水 溶液中和分散，即获得反应型阴非离子环氧树脂乳化剂。实施例2 反应型阴非离子环氧树脂乳化剂的制备(1)取 0. Imol 环氧树脂 E_44、0. Imol 脂肪醇聚氧乙烯醚 C12H25 (CH2CH2O) 9Η 和 1. 02三苯基磷置于四口烧瓶中，在90°C反应lh，升温至110°C继续反应3h，获得获得环氧树脂聚 氧乙烯醚单酯。(2)将⑴中获得环氧树脂聚氧乙烯醚单酯降温至70°C，称取0. Imol的N-甲基牛 磺酸缓慢滴加入四口烧瓶中，滴加完毕继续反应3h，结束反应，20g质量浓度为20%的NaOH 水溶液中和分散，即获得反应型阴非离子环氧树脂乳化剂。实施例3 反应型阴非离子环氧树脂乳化剂的制备(1)取 0. Imol 环氧树脂 E_44、0. Imol 脂肪醇聚氧乙烯醚 C12H25 (CH2CH2O) 15H 和 1.28g三苯基磷置于四口烧瓶中，在110°C反应4h，获得获得环氧树脂聚氧乙烯醚单酯。(2)将(1)中获得环氧树脂聚氧乙烯醚单酯降温至90°C，称取0. Imol的N-甲基牛 磺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙烯酸改性环氧树脂乳液的制备方法，其特征在于包括下列步骤：　　（１）反应型阴非离子环氧树脂乳化剂的制备　　将环氧树脂、脂肪醇聚氧乙烯醚和三苯基磷混合在９０～１１０℃反应３～５ｈ，获得环氧树脂聚氧乙烯醚单酯；环氧树脂与脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为１∶１，三苯基磷用量为环氧树脂和脂肪醇聚氧乙烯醚的质量和的０．５～１％；将获得的环氧树脂聚氧乙烯醚单酯温度控制为７０～９０℃，加入氨基磺酸，反应２～４ｈ，加入ＮａＯＨ水溶液中和分散，分散后调节ｐＨ为７～８，即获得反应型阴非离子环氧树脂乳化剂；所述氨基磺酸与环氧树脂的摩尔比为１∶１；　　（２）丙烯酸改性环氧树脂乳液的制备　　（ａ）以重量份数计，将步骤（１）制备的反应型阴非离子环氧树脂乳化剂１～２份、引发剂０．２～０．３份，去离子水３５～４５份，环氧树脂１０～３０份、丙烯酸系单体１５～３５份，加入乳化器中预乳化，得预乳液；　　（ｂ）将步骤（１）制备的反应型阴非离子环氧树脂乳化剂１～２份、去离子水５～１５份、引发剂０．２～０．３份和碳酸氢钠调节剂０．４～０．６份加入反应器中，再加入步骤（ａ）制得预乳液重量的２０～３０％，在７０～８０℃进行种子聚合反应０．５～１ｈ；　　（ｃ）加入步骤（ａ）制得的剩余预乳液，２～３小时内滴加完毕后，继续反应１～２ｈ，温度控制在８０～８５℃；　　（ｄ）升温至９０～９５℃，保温反应０．５～１ｈ，结束反应，用三乙胺水溶液调节ｐＨ至７～８，即获得稳定的丙烯酸改性环氧树脂乳液；　　所述步骤（１）和步骤（２）中的环氧树脂为双酚Ａ型环氧树脂Ｅ－４４或Ｅ－５１；　　所述丙烯酸系单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和丙烯腈中的一种或多种；　　所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。　　所述氨基磺酸为牛磺酸或Ｎ－甲基牛磺酸。...

【技术特征摘要】
一种丙烯酸改性环氧树脂乳液的制备方法，其特征在于包括下列步骤(1)反应型阴非离子环氧树脂乳化剂的制备将环氧树脂、脂肪醇聚氧乙烯醚和三苯基磷混合在90～110℃反应3～5h，获得环氧树脂聚氧乙烯醚单酯；环氧树脂与脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1∶1，三苯基磷用量为环氧树脂和脂肪醇聚氧乙烯醚的质量和的0.5～1％；将获得的环氧树脂聚氧乙烯醚单酯温度控制为70～90℃，加入氨基磺酸，反应2～4h，加入NaOH水溶液中和分散，分散后调节pH为7～8，即获得反应型阴非离子环氧树脂乳化剂；所述氨基磺酸与环氧树脂的摩尔比为1∶1；(2)丙烯酸改性环氧树脂乳液的制备(a)以重量份数计，将步骤(1)制备的反应型阴非离子环氧树脂乳化剂1～2份、引发剂0.2～0.3份，去离子水35～45份，环氧树脂10～30份、丙烯酸系单体15～35份，加入乳化器中预乳化，得预乳液；(b)将步骤(1)制备的反应型阴非离子环氧树脂乳化剂1～2份、去离子水5～15份、引发剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锋，张洪彬，涂伟萍，胡剑青，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]