CN104974296A - 一种具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤：①原料预混，在丙烯酸酯单体原料中引入了吸收甲醛反应性功能性单体和具有反应活性的叔胺单体；②加热有机助溶剂；③滴加聚合聚合反应；④补加引发剂并保温；⑤中和；⑥添加去离子水稀释至规定浓度。与现有技术相比，本发明的优点在于：将具有反应活性和吸收甲醛功能的单体引入到树脂的链段中，所得树脂具有良好的水溶解性和良好的成膜自交联性，所配制的涂料在硬度、附着力、柔韧性、打磨等方面均能满足使用要求的前提下，具有明显和持久的甲醛吸收功能。

Description

一种具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法，尤其涉及一种引入了具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法，所制得的水性木器封闭底漆用树脂具有良好的水分散性和自交联性能，作为封闭底漆的成膜材料具有良好的成膜性能的同时，具有持久的甲醛捕集能力。

背景技术

随着人们环保意识的增强，材料的环保性越来越受到重视，作为具有持久吸附和捕集甲醛功能的涂料受到人们广泛的关注。随着人们生活质量的提高，在满足家具及办公用品等功能化和美观的同时，对家具所用涂料环保性能提出了新的期待！期望赋以涂层的环境自洁性和环保性，以提高人们生活环境的质量。具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂作为木器家具封闭底漆的成膜材料，所配制的木器底漆具有良好木材孔道封闭的同时，赋予木器底漆持久甲醛捕集的功能。可直接改善或强化人们的生存环境，其应用前景十分广阔。

将具有反应活性和吸收甲醛功能的单体引入到成膜树脂的链段中，所得成膜树脂具有良好的水分散性和良好的成膜自交联性，所配制的木器封闭底漆涂料在硬度、附着力、柔韧性、打磨等方面均能满足使用要求的前提下，具有明显和持久的甲醛吸收功能。目前，作为具有甲醛吸收或捕集作用物质在涂料中以物理添加为主要，作为添加物，涉及到与主体成膜物的相容性，添加物添加量偏多方能显现抗菌作用，并易造成涂料成膜性能下降。同时，随着时间的推移，小分子添加物在涂料成膜物中迁移明显，导致涂料成膜物甲醛吸收性能下降。

作为甲醛吸收功能的涂料，物理添加吸收剂的方法小有报道。《广州大学学报》2005年第4期，艾小红报道了丙烯酸酰联氨高分子化合物的制备的方法，用水稀释后喷涂在实验木板表面，并与小分子的、乙二酰脲、尿素进行了比较；《广州化工》2005年第2期，艾小红等报道了将氨基乙酸、干酪素、氨基丙酸、尿素等配成溶液涂覆于涂布于聚氯乙烯胶片上做甲醛吸收侧试；《化学工程与装备》2008年第期，陈为建等报道了将一种咪唑衍生物与茶叶提取物复合后的甲醛吸收效果；《中国皮革》2006年第11期，周永香报道了一种添加型的含氨基聚合物游离甲醛捕获剂的制备方法，并以毛皮为研究对象，探讨了甲醛吸收的效果。上述文献中所报道的甲醛吸收剂均属物理添加，并易造成涂料成膜性能下降。同时，随着时间的推移，小分子添加物在涂料成膜物中迁移明显，导致涂料成膜物甲醛吸收性能下降。本项发明所制备的树脂是将具有反应活性的、具有吸收甲醛功能的单体，以聚合的方式，接枝到聚合物的链段中，具有长效的甲醛吸收作用，规避了物理添加的种种弊端可望在家具行业得到广泛的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种具有长效捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤：

原料预混，将各丙烯酸酯、（甲基）丙烯酰联胺、具有反应活性的叔胺单体和引发剂等搅拌混合并完全溶解，反应单体及其质量配比如下：

名称	质量配比（质量份数）	作用
			（甲基）丙烯酰联胺	15～25	吸收甲醛
丙烯酸烷基酯	30～70	调节软硬度
			丙烯酸羟基烷基酯	5～10	交联官能团
含双键叔胺	10～20	水溶性
			自交联反应单体	3～8	交联单体
引发剂	上述总重的1.2±0.6%	引发聚合

引发剂添加量为反应物总重的1.2±0.6%，1.2%为最佳；

加热有机助溶剂，将有机溶剂升温至95±5℃；有机助溶剂的添加量为反应原料总量的30%～50%；最佳加入量为反应原料总量的40%；

聚合反应，在搅拌状态将预混后的原料滴加到有机助溶剂，进行聚合反应，并保温，有机助溶剂的添加量为反应物总量的30%～50%，40%为最佳；

补加引发剂，补加引发剂的添加量为反应物总重的0.12±0.06%，最佳为0.12%；

保温温度，在搅拌状态下对反应体系进行保温，保温的温度为105±5℃，最佳保温温度为105℃；

保温时间，保温时间为2.5±0.5h，最佳保温时间为2.5h；

中和，对反应体系加入有机酸进行中和，中和所用有机酸为乙酸、丙酸、丁酸、乳酸中之一，最佳为乳酸；有机酸的使用量为（甲基）丙烯酸二甲氨基乙酯或（甲基）丙烯酸二乙氨基乙酯的摩尔数的60%～100%，最佳为80%。

添加去离子水，添加量为反应原料总量的15%～25%，最佳为20%。

作为涂料成膜树脂时最佳反应物重量配比如下：

名称

质量配比（质量份数）

作用

（甲基）丙烯酰联胺	20	吸收甲醛
			丙烯酸烷基酯	50	调节软硬度
丙烯酸羟基烷基酯	7	交联官能团
			含双键叔胺	15	水溶性
自交联反应单体	4	交联单体

作为优选，所述（甲基）丙烯酰联胺为甲基丙烯酰联胺、丙烯酰联胺中的之一。

作为优选，所述（甲基）丙烯酰联胺用量的质量份数为15～25，最佳为20。

作为优选，所述的丙烯酸烷基酯为丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的混合物，并且，丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯之间的重量比为1:1.2～1:20，作为最佳1:1.5。

作为优选，所述的丙烯酸羟基烷基酯为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯中的之一。

作为优选，所述的含双键叔胺为具有良好商业价值的（甲基）丙烯酸二甲氨基乙酯、（甲基）丙烯酸二乙氨基乙酯中至少之一。

作为优选，所述的自交联反应单体为具有良好商业价值N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N-异丁氧基甲基丙烯酰胺中至少之一。

作为优选，所述的引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰中的之一。

作为优选，所述的有机助溶剂为有机助溶剂为异丙醇、正丁醇、乙二醇单丁醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单甲醚醋酸酯、丙二醇单甲醚醋酸酯中至少之一。

与现有技术相比，本发明的优点在于：以（甲基）丙烯酰联胺、丙烯酸烷基酯、丙烯酸羟基烷基酯、含双键含双键叔胺及自交联反应单体为主要原料，采用滴加的方式，通过溶液聚合的方法，经过吸收甲醛反应性功能性单体的制备、预混、滴加聚合、催化剂补加及保温等工艺过程，所得具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂具有良好的水分散性和成膜性。所配置的木器封闭底漆，其涂膜具有良好的持久甲醛吸收能力的特性，具体地，对成膜物在封闭性、复涂性、附着力、打磨性等方面不受影响的前提下，涂膜具有明显的持久甲醛吸收能力的特性。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

称取甲基丙烯酰联胺20g、丙烯酸丁酯20g，甲基丙烯酸甲酯30g，甲基丙烯酸羟乙酯7g，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（M=157）15g，N-羟甲基甲基丙烯酰胺4g，偶氮二异丁腈1.2g，混合均匀后加入500mL四口反应瓶所配备的滴液漏斗中待用。

在装有搅拌、温度计、回流冷凝器及滴液漏斗的500mL四口反应瓶中，加入溶剂乙二醇甲醚醋酸酯40g，在搅拌的状态下升温至95℃，开始滴加滴液漏斗中的混合反应原料液，在保持95℃状态下，用时2.5h，均速的将混合反应原料液滴加完成；滴加完成后，向反应瓶中补加0.12g的催化剂（偶氮二异丁腈），在搅拌状态下，将温度升至105℃并在此温度下保温2.5h，此时完成了树脂的制备，加入中和剂乳酸（M=90）6.8g；混合均匀后，加入去离子水20g，既得透明得到透明的、微淡黄色粘稠液体、固含量为61%的具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂156g。

实施例2：

称取丙烯酰联胺15g、丙烯酸丁酯12g，甲基丙烯酸甲酯18g，甲基丙烯酸羟丙酯5g，丙烯酸二甲氨基乙酯（M=142）10g，N-异丁氧基甲基丙烯酰胺3g，过氧化苯甲酰0.4g，混合均匀后加入滴液漏斗中待用。

按实施例1的装置，加入溶剂丙二醇甲醚醋酸酯20g，升温至90℃，2.0小时完成漏斗中的混合反应原料液的滴加，滴加完成后，向反应瓶中补加0.04g的催化剂（过氧化苯甲酰），将温度升至105℃并在此温度下保温2.0h，即完成树脂的聚合，此时向反应液中加入中和剂乙酸（M=60）2.6g；混合均匀后，加入去离子水10g，得固含量为69%的具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂95g。

实施例3：

称取甲基丙烯酰联胺25g、丙烯酸丁酯27g，甲基丙烯酸甲酯53g，丙烯酸羟丙酯10g，甲基丙烯酸二乙氨基乙酯（M=185）20g，N-异丁氧基甲基丙烯酰胺8g，催化剂（偶氮二异丁腈）2.55g，混合均匀后加入滴液漏斗中待用。

按实施例1的装置，加入溶剂乙二醇单甲醚甲醚71g，升温至100℃，3.0小时完成漏斗中的混合反应原料液的滴加，滴加完成后，向反应瓶中补加0.34g的催化剂（偶氮二异丁腈），将温度升至110℃并在此温度下保温3.0h，即完成树脂的聚合，此时向反应液中加入中和剂丙酸（M=74）8.0g；混合均匀后，加入去离子水70g，得固含量为50%的具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂285g。

实施例4：

按实施例1的操作过程，称取丙烯酰联胺25g、丙烯酸丁酯15g，甲基丙烯酸甲酯25g，甲基丙烯酸羟丙酯10g，丙烯酸二乙氨基乙酯（M=171）10g，羟甲基丙烯酰胺8g，催化剂（过氧化苯甲酰）1.5g，混合均匀后加入滴液漏斗中待用。

按实施例1的装置，加入溶剂异丙醇30g，升温至95℃，2.5小时完成漏斗中的混合反应原料液的滴加，滴加完成后，向反应瓶中补加0.15g的催化剂（偶氮二异丁腈），将温度升至110℃并在此温度下保温3.0h，即完成树脂的聚合，此时向反应液中加入中和剂丁酸（M=88）4.2g；混合均匀后，加入去离子水46g，得固含量为54%的具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂170g。

尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (12)

1.一种具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤：

①原料预混，将各丙烯酸酯、（甲基）丙烯酰联胺、具有反应活性的叔胺单体和引发剂搅拌混合并完全溶解，反应单体及其质量配比如下：

名称 质量配比（质量份数） 作用 （甲基）丙烯酰联胺 15～25 吸收甲醛 丙烯酸烷基酯 40～80 调节软硬度 丙烯酸羟基烷基酯 5～10 交联官能团 含双键叔胺 10～20 水溶性 自交联反应单体 3～8 交联单体 引发剂 上述总重的1.2±0.6% 引发聚合

②加热有机助溶剂，将有机助溶剂升温至95±5℃；

③聚合反应，将预混后的原料滴加到有机助溶剂中，进行聚合反应，有机助溶剂的添加量为反应原料总量的30%～50%；

④补加引发剂并保温，补加引发剂的添加量为反应原料总量的0.10%～0.14%，保温时间为2.5±0.5h；

⑤中和，添加加入有机酸，进行中和；

⑥添加去离子水，添加量为反应原料总量的15%～25%。

既得具有一定流动性的自乳化粘稠液体——本发明的一种具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂。

2.如权利要求1所述的（甲基）丙烯酰联胺，其特征在于：所述的（甲基）丙烯酰联胺为甲基丙烯酰联胺、丙烯酰联胺中的之一，其用量质量分数为15～25。

3.如权利要求1所述的具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法，其特征在于：所述的丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的混合物，并且，甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯之间的重量比为1:1.2～1:20。

4.如权利要求1所述的具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法，其特征在于：所述的丙烯酸羟基烷基酯为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯中的之一。

5.如权利要求1所述的具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法，其特征在于：所述的含双键叔胺为具有良好商业价值的（甲基）丙烯酸二甲氨基乙酯、（甲基）丙烯酸二乙氨基乙酯中至少之一。

6.如权利要求1所述的具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法，其特征在于：所述的自交联反应单体为具有良好商业价值N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N-异丁氧基甲基丙烯酰胺中至少之一。

7.如权利要求1所述的具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法，其特征在于：所述的引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰。其用量为反应原料的1.2±0.6%。

8.如权利要求1所述的具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法，其特征在于：所述的有机助溶剂为异丙醇、正丁醇、乙二醇单丁醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单甲醚醋酸酯、丙二醇单甲醚醋酸酯中至少之一。

9.如权利要求1所述的具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法，其特征在于：所述的有机酸为乙酸、丙酸、丁酸、乳酸中至少之一。

10.如权利要求10所述的有机酸，其特征在于：所述的有机酸的使用量为（甲基）丙烯酸二甲氨基乙酯或（甲基）丙烯酸二乙氨基乙酯的摩尔数的60%～100%。

11.如权利要求1所述的具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法，其特征在于：所述聚合反应中保温时间为2±0.5h。

12.如权利要求1所述的具有捕集甲醛功能的水性木器封闭底漆用树脂的制备方法，其特征在于：所述添加去离子水，添加量为反应原料总量的15%～25%。