[發(fā)明專利]一種丙烯酸改性環(huán)氧樹脂乳液及其制備方法

有效

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• 申請日: 2010-08-17
• 公開（公告）號: CN101921373A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 王鋒;張洪彬;涂偉萍;胡劍青
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08F283/10
• 分類號: C08F283/10;C08F2/30;C08F2/26;C08G59/14;C09D151/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李衛(wèi)東

技術領域

本發(fā)明涉及一種環(huán)氧樹脂乳液，特別是涉及一種丙烯酸改性環(huán)氧樹脂乳液及其制備方法。

背景技術

環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的附著性、熱穩(wěn)定性、耐化學品性、絕緣性及機械強度等，廣泛用于涂料、粘合劑及復合材料等領域。但常用的環(huán)氧樹脂為非水溶性的，僅溶于芳烴類、醇類和酮類等有機溶劑，對環(huán)境會造成污染。隨著全球環(huán)保意識的增強，各國政府越來越重視揮發(fā)性有機物(VOC)對環(huán)境的污染。我國也在2004年7月1日實施涂料環(huán)保標準。所以對環(huán)氧樹脂的水性化已成為目前國內外研究的熱點。

環(huán)氧樹脂的水性化方法主要有機械法、相反轉法、自乳化法等，其中最常用的是自乳化法，即化學改性法。通過接枝反應對環(huán)氧樹脂進性水性化獲得的乳液穩(wěn)定性優(yōu)，操作過程方便，越來越受到人們重視。目前丙烯酸接枝改性環(huán)氧樹脂乳液制備方法多是溶液聚合，制備過程中需要加入一定溶劑，這和我國現有的環(huán)保政策相悖。所以探索用乳液聚合工藝接枝改性環(huán)氧樹脂十分必要。

在乳液聚合過程中，乳化劑的用量雖然很少，卻起著非常重要的作用，不但在聚合前后對乳液起著穩(wěn)定作用，而且對聚合速度、聚合度、乳膠數目及直徑產生影響。在應用時，乳化劑的存在會對乳液產生諸多負面效應。因為聚合后乳化劑是以物理吸附的方式存在于乳膠粒的表面，在生產和儲存過程中會發(fā)生解吸，導致乳液的穩(wěn)定性和成膜性能變差。而使用反應型乳化劑可以很好地解決這些問題，因為反應型乳化劑是以共價鍵的方式鍵合在乳膠粒的表面，在儲存應用的時候不會發(fā)生解吸，制得的聚合物乳液具有穩(wěn)定性能優(yōu)，成膜性能好，又避免了殘留乳化劑對環(huán)境的污染。但使用一些含APEO基團的反應型乳化劑會導致生態(tài)環(huán)境的破壞，所以尋求一種不含APEO基團、乳化能力好的反應型乳化劑也顯得尤為重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決上述技術問題在于，提供一種環(huán)保、工藝簡單、成本低，具有良好耐磨損性能、附著力和耐化學品性能的丙烯酸改性環(huán)氧樹脂乳液及其制備方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明丙烯酸改性環(huán)氧樹脂乳液是通過自由基接枝反應，即在引發(fā)劑的作用下將環(huán)氧樹脂分子鏈上的次甲基引發(fā)，形成自由基，和丙烯酸系單體發(fā)生共聚，其間將親水單體引入環(huán)氧樹脂分子鏈，使環(huán)氧樹脂具有親水性。

本發(fā)明一種丙烯酸改性環(huán)氧樹脂乳液的合成方法主要技術方案是：

一種丙烯酸改性環(huán)氧樹脂乳液的制備方法，包括下列步驟：

(1)反應型陰非離子環(huán)氧樹脂乳化劑的制備

將環(huán)氧樹脂、脂肪醇聚氧乙烯醚和三苯基磷混合在90～110℃反應3～5h，獲得環(huán)氧樹脂聚氧乙烯醚單酯；環(huán)氧樹脂與脂肪醇聚氧乙烯醚的摩爾比為1∶1，三苯基磷用量為環(huán)氧樹脂和脂肪醇聚氧乙烯醚的質量和的0.5～1％；將獲得的環(huán)氧樹脂聚氧乙烯醚單酯溫度控制為70～90℃，加入氨基磺酸，反應2～4h，加入NaOH水溶液中和分散，分散后調節(jié)pH為7～8，即獲得反應型陰非離子環(huán)氧樹脂乳化劑；所述氨基磺酸與環(huán)氧樹脂的摩爾比為1∶1；

(2)丙烯酸改性環(huán)氧樹脂乳液的制備

(a)以重量份數計，將步驟(1)制備的反應型陰非離子環(huán)氧樹脂乳化劑1～2份、引發(fā)劑0.2～0.3份，去離子水35～45份，環(huán)氧樹脂10～30份、丙烯酸系單體15～35份，加入乳化器中預乳化，得預乳液；

(b)將步驟(1)制備的反應型陰非離子環(huán)氧樹脂乳化劑1～2份、去離子水5～15份、引發(fā)劑0.2～0.3份和碳酸氫鈉調節(jié)劑0.4～0.6份加入反應器中，再加入步驟(a)制得預乳液重量的20～30％，在70～80℃進行種子聚合反應0.5～1h；

(c)加入步驟(a)制得的剩余預乳液，2～3小時內滴加完畢后，繼續(xù)反應1～2h，溫度控制在80～85℃；

(d)升溫至90～95℃，保溫反應0.5～1h，結束反應，用三乙胺水溶液調節(jié)pH至7～8，即獲得穩(wěn)定的丙烯酸改性環(huán)氧樹脂乳液；

所述步驟(1)和步驟(2)中的環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂E-44或E-51；

所述丙烯酸系單體為丙烯酸、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種或多種；

所述引發(fā)劑為過硫酸鉀或過硫酸銨。

所述氨基磺酸為牛磺酸或N-甲基牛磺酸。

所述步驟(1)中NaOH水溶液的質量濃度優(yōu)選為15～20％。

一種丙烯酸改性環(huán)氧樹脂乳液，由上述方法制備。