[發明專利]一種水性環氧酯-丙烯酸樹脂雜化體樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201410636270.1
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104356320A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 閆福安;王文芳
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C08F290/00
• 分類號: C08F290/00;C08F212/08;C08F220/14;C08F220/18;C08G59/16;C08G59/17
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;張秋燕

技術領域

本發明涉及一種水性環氧酯-丙烯酸樹脂雜化體樹脂及其制備方法。

背景技術

由于溶劑型涂料對于人類自身及生態環境的嚴重威脅日益明顯，環保型涂料代替溶劑型涂料成為必然。而水性涂料具有經濟、節能、環保和安全等特點，符合時代發展的要求，它的開發和推廣將是21世紀涂料的主要方向。

在水性涂料中，水分散體中占有重要地位，因其體系中不含有低分子表面活性劑有利于提高漆膜的性能。但是目前單一品種樹脂制備的水性工業涂料在性能上還無法與溶劑型涂料抗衡，例如，采用聚氨酯水分散體，水溶性聚丙烯酸樹脂及改性的丙烯酸樹脂制備的單組份烤漆存在附著力、耐醇性、耐水性、耐磨耗性以及硬度低等特點，為了改進單個樹脂在使用上缺陷，人們把兩種樹脂有機結合起來，通過各組分優勢互補來提高水性涂料涂膜的整體性能(如光澤度、耐水性、附著力等)。環氧酯樹脂具有優異的機械性能和防銹性能，由于環氧樹脂成分，其還具有較高的防腐性能，而丙烯酸樹脂有著優良的保光保色性及耐紫外線性，將丙烯酸樹脂與環氧酯樹脂共聚，可得到性能互補，綜合性能優異的環氧酯-丙烯酸樹脂雜化體樹脂及其涂料。專利(CN101864044A)公開了一種采用核-殼技術制備的核殼結構的水性丙烯酸改性環氧酯樹脂，該樹脂配以一定比例的氨基樹脂制備的氨基烤漆具有優異的機械性能，但是由于樹脂中包含過多易水解斷裂的酯鍵而限制了其廣泛應用。專利(CN102399350A)公開了一種采用先用無機酸改性環氧樹脂，使其變性生成環氧酸酯然后再與丙烯酸單體反應，制成均相的水性環氧丙烯酸樹脂，該種樹脂含有較多醇醚類助劑，VOC偏高，且引入較多親水單體，漆膜的耐水和防腐性能達不到要求。專利(103012695A)公開了一種丙烯酸改性醇酸-環氧酯雜化樹脂及其涂料，該產品具有低溫快干、高硬度、優異的附著力等性能，但是該方法引入了過多的雙鍵，使得聚合過程活性較大，樹脂黏度較大，過程難以控制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足而提供一種水性環氧酯-丙烯酸樹脂雜化體樹脂及其制備方法，該方法制備的樹脂具有較高的防腐蝕性、較好的耐水性和貯存穩定性以及優異的機械性能。

本發明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：

一種水性環氧酯-丙烯酸樹脂雜化體樹脂，是由單脂肪酸環氧酯-(甲基)丙烯酸酯(即環氧樹脂與(甲基)丙烯酸的開環產物)與丙烯酸單體在引發劑的作用下，在溶劑中共聚后經中和而成。

按上述方案，各原料組分按質量份數計為：單脂肪酸環氧酯-(甲基)丙烯酸酯40-60份、丙烯酸單體40-60份、中和劑4.2-11份，其中引發劑為丙烯酸單體質量的1-2wt％。

按上述方案，所述單脂肪酸環氧酯-(甲基)丙烯酸酯是由等摩爾的脂肪酸單環氧酯和(甲基)丙烯酸在催化劑作用下聚合而成。其中，所述催化劑的質量為脂肪酸單環氧酯和(甲基)丙烯酸總質量的1-1.5wt％。

按上述方案，所述單脂肪酸環氧酯是由等摩爾的環氧樹脂和不飽和脂肪酸在催化劑、抗氧化劑的作用下聚合而成。其中，催化劑的用量為環氧樹脂和不飽和脂肪酸總質量的1-1.5wt％，抗氧劑的用量為環氧樹脂和不飽和脂肪酸總質量的0.2-0.4wt％。

按上述方案，所述的不飽和脂肪酸選自豆油酸、蓖麻油酸，脫水蓖麻油酸、亞麻酸、亞油酸、桐油酸中的一種幾種按任意比例的混合物。

按上述方案，所述環氧樹脂選自E-12、E-20、E-44、E-51中的任意一種。

按上述方案，所述丙烯酸單體按質量百分比計，由硬單體40％-60％、軟單體25％-50％和水性單體10％-15％組成，其中所述硬單體為甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一種或幾種按任意比例的混合物，所述軟單體為丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸異辛酯中的一種或幾種按任意比例的混合物，所述水性單體為甲基丙烯酸或丙烯酸中的一種。

按上述方案，所述的引發劑選自偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰和叔丁基過氧化氫中的一種或幾種按任意比例的混合物。

按上述方案，所述的抗氧劑是亞磷酸三苯酯。

按上述方案，所述中和劑選自氨水、三乙胺和二甲基乙醇胺中的一種或幾種按任意比例的混合物。

上述方案中，所述的催化劑均選自四丁基碘化銨，四丁基溴化銨，十六烷基三甲基溴化銨中的一種或幾種按任意比例的混合物。

上述方案中，所述溶劑均選自正丁醇、仲丁醇、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚中的一種或幾種按任意比例的混合物。

本發明所述的水性環氧酯-丙烯酸樹脂雜化體樹脂的制備方法，具體步驟如下：