CN105348455B - 一种改性的环氧基丙烯酸消光树脂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及改性的环氧基丙烯酸消光树脂及其制备方法,其为由2‑10wt%的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯单体、20‑28wt%的含缩水甘油基的烯类单体和62wt%‑78wt%的其他丙烯酸单体经自由基共聚合成的改性的环氧基丙烯酸型消光树脂,该改性的环氧基丙烯酸型消光树脂玻璃化温度为65℃‑100℃,环氧当量为450‑850克/当量。所述改性的环氧基丙烯酸树脂与饱和羧基聚酯复配制成粉末涂料,经固化后,可形成改善了柔韧性和附着力的低光泽涂层。
Description
技术领域
本发明属于功能性高分子材料技术领域,涉及一种环氧基丙烯酸消光树脂及其制备方法,具体涉及一种改性的环氧基丙烯酸消光树脂及其制备方法。
背景技术
环氧基丙烯酸消光树脂是指以含缩水甘油基的烯类为主要单体,通过自由基聚合反应制备的高分子材料。其是生产室外无光粉末涂料的主要材料之一,尤其是生产光泽度小于5%的室外粉末涂料的必备材料。环氧基丙烯酸消光树脂可作为饱和羧基聚酯的消光固化剂使用,制成无光粉末涂料。这类粉末涂料一般使用在人们对审美要求越来越高的汽车、家电、建材、户外运动器具等物件上,所形成的涂膜消光效果非常让人满意。但是,众所周知,由于受到普通环氧基丙烯酸消光树脂本身结构的限制,所得到涂膜的附着力和柔韧性往往欠佳,这使得在一些领域,不能满足人们的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述不足,改善涂膜的附着力和柔韧性。
为此,本发明提供如下技术方案:一种改性的环氧基丙烯酸消光树脂,其特征在于:其为由2-10wt%的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯单体、20-28wt%的含缩水甘油基的烯类单体和62wt%-78wt%的其他丙烯酸单体经自由基共聚合成的改性的环氧基丙烯酸型消光树脂,该改性的环氧基丙烯酸型消光树脂玻璃化温度为65℃-100℃,环氧当量为450-850克/当量。
进一步地,其中,所述甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯单体的聚合度为8~33。
更进一步地,其中,所述改性的环氧基丙烯酸型消光树脂玻璃化温度为70℃-90℃,环氧当量为500-800克/当量。
此外,本发明还提供一种上述改性的环氧基丙烯酸消光树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)原料混合:将20-28wt%的含缩水甘油基的烯类单体、62wt%-78wt%的其他丙烯酸单体和1-3wt%的引发剂混合均匀,制得单体混合物;
(2)聚合反应:在反应容器中加入2-10wt%的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯单体和单体总重量1-1.5倍量的聚合溶剂,加热至回流状态,保持回流状态1小后,向反应容器中匀速滴加所述单体混合物,在3-5小时内滴加完毕,然后在回流温度保温搅拌反应2-3小时后,在10分钟内补加单体总重量的0.2-0.5wt%的引发剂,二次回流保温反应1-2小时;
(3)后处理:使用常压和减压蒸馏的方法蒸除聚合溶剂,物料趁热倒入铝盘中,冷却、粉碎,即制得所述大单体改性的环氧基丙烯酸消光树脂。
进一步地,其中,所述的含缩水甘油基的烯类单体为以下物质中的一种或多种:丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲基缩水甘油酯、丙烯酸甲基缩水甘油酯。
更进一步地,其中,所述的其他丙烯酸单体是丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类或苯乙烯及其衍生物。
再进一步地,其中,所述的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸2-乙基辛酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸羟乙酯,甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸2-乙基辛酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯酯或甲基丙烯酸异冰片酯。
再更进一步地,其中,所述苯乙烯及其衍生物是苯乙烯、乙烯基甲苯或甲基苯乙烯。
此外,其中,所述引发剂包括偶氮类化合物如2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮二(2-甲基丁腈)、2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)等;有机过氧化物如月桂基过氧化物、叔丁基过氧化物、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、二异丙基过氧化二碳酸酯、叔丁基过氧化新戊酸酯等。
最后,其中,所述的聚合溶剂采用甲苯、二甲苯、二氧六环、四氢呋喃、甲乙酮、乙酸乙酯、环己酮、四氯甲烷中的一种。
本发明是将甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯单体(n=8~33)通过化学键合的方式引入到环氧基丙烯酸消光树脂中,制得一种改性的环氧基丙烯酸树脂。将所得到的环氧基丙烯酸消光树脂用于粉末涂料中,令人惊奇地发现所得到的涂膜不仅能满足人们对审美的要求,而且形成的涂膜的柔韧性和对一些特殊底材(如镀锌板、不锈钢板等)的附着力有明显改善;同时,涂膜的消光效果没有受到明显影响。这种改性的环氧基丙烯酸消光树脂在汽车、建材、家电、户外运动器具等行业领域有广泛的应用,具有极大的经济效应。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
本发明中所使用的原料,如无特殊说明,均为常规的市售产品。本发明中所使用的方法,如无特殊说明,均为本领域的常规方法。
对比合成例1
在装配有搅拌装置、冷凝管、滴液漏斗、温度计和氮气入口的1000ml的四口烧瓶上中加入200g二氧六环,充入氮气,搅拌并加热至回流,滴加单体混合物,滴加时间控制为3.5小时,滴加完毕后,回流温度保温反应3小时,用20g二氧六环溶解0.04g 2,2-偶氮二异丁腈,10分钟内滴加入到反应体系中,再保温回流反应1.5小时(配方见表1)。使用常压蒸馏的方法除去大部分溶剂,当剩余少量溶剂时,可以改用减压蒸馏除去溶剂,趁热放料、冷却、粉碎,最后得到环氧基丙烯酸树脂1。实验结果见表1。
合成例1
在装配有搅拌装置、冷凝管、滴液漏斗、温度计和氮气入口的1000ml的四口烧瓶上中加入200g二氧六环和甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯,充入氮气,加热至回流,滴加单体混合物,滴加时间控制为3.5小时,滴加完毕后,回流温度保温反应3小时,用20g二氧六环溶解0.04g 2,2′-偶氮二异丁腈,10分钟内加入到反应体系中,再保温回流反应1.5小时(配方见表1)。使用常压蒸馏的方法除去大部分溶剂,当剩余少量溶剂时,可以改用减压蒸馏除去溶剂,趁热放料、冷却、粉碎。最后得到产物改性的环氧基丙烯酸树脂1。
合成例2和合成例3
制备方法与实施例1相同,单体混合物配比见表1,分别制得改性的环氧基丙烯酸树脂2和3,实验结果见表1。
表1
*:n=8
对比合成例2
在装配有搅拌装置、冷凝管、滴液漏斗、温度计和氮气入口的1000ml的四口烧瓶上中加入260g甲乙酮,充入氮气,搅拌并加热至回流,滴加单体混合物,滴加时间控制为2.5小时,滴加完毕后,回流温度保温反应2小时,用20g甲乙酮溶1g过氧化苯甲酰,一次加入到反应体系中,再保温回流反应1.5小时(配方见表2)。使用常压蒸馏的方法除去大部分溶剂,当剩余少量溶剂时,可以改用减压蒸馏除去溶剂,趁热放料、冷却、粉碎,最后得到环氧基丙烯酸树脂2。原料加入量、实验结果见表2。
合成例4
在装配有搅拌装置、冷凝管、滴液漏斗、温度计和氮气入口的1000ml的四口烧瓶上中加入260g甲乙酮和甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯,充入氮气,加热至回流1小时,滴加单体混合物,滴加时间控制为2.5小时,滴加完毕后,回流温度保温反应2小时,用20g甲乙酮溶解1g过氧化苯甲酰,10分钟内加入到反应体系中,再保温回流反应1.5小时(配方见表1)。使用常压蒸馏的方法除去大部分溶剂,当剩余少量溶剂时,可以改用减压蒸馏除去溶剂,趁热放料、冷却、粉碎。最后得到产物改性的环氧基丙烯酸树脂4。
合成例5和合成例6
制备方法与实施例4相同,单体混合物配比见表2,分别制得改性的环氧基丙烯酸树脂5和6,实验结果见表2。
表2
*:n=15
实施例1-6
分别将合成例1-6制备的改性的环氧基丙烯酸树脂按表3配方应用于羧基聚酯型粉末涂料中,并添加少量TGIC(异氰脲酸三缩水甘油酯)作为共固化剂。粉末涂料制备步骤为:将配方中各组分按比例干混均匀,然后经熔融混炼机挤出,混炼温度为100℃,挤出物压片、冷却、粉碎,过180目筛分别得到粉末涂料1-6,使用静电喷涂的方法分别将所得粉末涂料涂覆在镀锌铁板和不锈钢板上,200℃烘烤15分钟,制得涂膜。按照规定方法测定涂膜性能,结果见表3。
涂膜的性能测试方法和评价标准如下:
光泽度:涂膜的光泽度测试标准参照GB/T 9754-2007。
附着力:以GB/T 9286-1998为标准进行测定,结果判定方法分为5级,0:切割边缘完全平滑,无一格脱落;1:在切口交叉处有少许涂层脱落,但交叉切割面积受影响不能明显大于5%;2:在切口交叉处/或切口边缘有涂层脱落,受影响的交叉切割面积明显大于5%,少于15%;3:涂层沿切割边缘部分或全部以大碎片脱落,和/或在格子不同部分上,部分或全部剥落,受影响的交叉切割面积明显大15%,小于35%;4:涂层沿切割边缘大碎片剥落,和/或一些方格部分或全部出现脱落。受影响的交叉切割面积明显大35%,小于65%;5:受影响的交叉切割面积明显大65%。
耐水煮附着力:以GB/T 1733-93浸沸水试验法进行,浸沸水30min后,取出冷却后,按附着力方法进行测试和评价。
韧性:以GB/T 6742-2007色漆和清漆弯曲实验(圆柱轴)进行测试。结果评价分为3级,0:涂膜表面无裂纹;1:涂膜表面有轻微裂纹;2:涂膜表面脱落。
对比实施例1-2
按照表3中配方,同实施例1方法制备获得粉末涂料,再同实施例1方法制得涂膜,并按规定方法测定涂膜性能,结果见表3。
表3
①:聚酯树脂,安徽芜湖神剑化工生产。②:消泡剂,市售工业级。③:聚丙烯酸型流平剂,德国Worlee公司生产。④:填料,贵州华加公司生产。⑤:炭黑,日本三菱公司生产。
实施例7-12
分别将合成例1-6制备的改性环氧基丙烯酸树脂按表4配方应用于羧基聚酯粉末涂料中,并添加少量羟烷基酰胺作为共固化剂。粉末涂料制备步骤和涂膜制备方法同实施例1。
对比实施例3-4
按照表4中配方,同实施例1方法制备获得粉末涂料,再同实施例1方法制得涂膜,并按规定方法测定涂膜性能,结果见表4。
表4
⑥:羟烷基酰胺固化剂,六安市捷通达化工生产。
通过上述实施例可知,本发明的大单体改性的环氧基丙烯酸消光树脂与饱和羧基聚酯复配制成粉末涂料,经固化后,可形成改善了柔韧性和附着力的低光泽涂层。
Claims (8)
1.一种改性的环氧基丙烯酸消光树脂,其特征在于:其为由2-10wt%的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯单体、20-28wt%的含缩水甘油基的烯类单体和62wt%-78wt%的其他丙烯酸单体经自由基共聚合成的改性的环氧基丙烯酸型消光树脂,该改性的环氧基丙烯酸型消光树脂玻璃化温度为65℃-100℃,环氧当量为450-850克/当量。
2.根据权利要求1所述的改性的环氧基丙烯酸消光树脂,其中,所述甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯大单体的聚合度为8~33。
3.根据权利要求2所述的改性的环氧基丙烯酸消光树脂,其中,所述改性的环氧基丙烯酸型消光树脂玻璃化温度为70℃-90℃,环氧当量为600-800克/当量。
4.一种权利要求1所述的改性的环氧基丙烯酸消光树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)原料混合:将20-28wt%的含缩水甘油基的烯类单体、62wt%-78wt%的其他丙烯酸单体和引发剂混合均匀,制得单体混合物;其中,所述引发剂为使用的单体总重量的1-3wt%;
(2)聚合反应:在反应容器中加入2-10wt%的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯单体和使用的单体总重量的1-1.5倍量的聚合溶剂,加热至回流状态,保持回流状态1小后,向反应容器中匀速滴加所述单体混合物,在3-5小时内滴加完毕,然后在回流温度保温搅拌反应2-3小时后,在10分钟内补加使用的单体总重量的0.2-0.5wt%的引发剂,二次回流保温反应1-2小时;
(3)后处理:使用常压和减压蒸馏的方法蒸除聚合溶剂,物料趁热倒入铝盘中,冷却、粉碎,即制得所述改性的环氧基丙烯酸消光树脂。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其中,所述的含缩水甘油基的烯类单体为以下物质中的一种或多种:丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲基缩水甘油酯、丙烯酸甲基缩水甘油酯。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其中,所述的其他丙烯酸单体是丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其中,所述的丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸2-乙基辛酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸羟乙酯,甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸2-乙基辛酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯酯或甲基丙烯酸异冰片酯。
8.根据权利要求4所述的制备方法,其中,所述的聚合溶剂采用甲苯、二甲苯、二氧六环、四氢呋喃、甲乙酮、乙酸乙酯、环己酮、四氯甲烷中的一种。
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GR01 | Patent grant | ||
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