CN108752223B - 阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂，所述的乳化剂包括化学式A所示的组分。本发明还提供一种制备所述的阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂的方法。采用本发明的乳化剂，具有可聚合双键，能与丙烯酸酯共聚，且与苯乙烯有相近的苯环结构，提高与苯乙烯的聚合效率，同时在聚合时还可引入环氧树脂改性丙烯酸树脂的优点；另一方面由于其阳离子丙烯酸环氧酯结构中有2个苯环，其二个苯环的平面结构与基材形成较强的范德华力，具有环氧树脂与基材附着力高和耐水性好的优点，可广泛应用于喷墨打印、造纸表面施胶和皮革上光等领域。

Description

阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及乳化剂技术领域，特别涉及阳离子乳化剂技术领域，具体是一种阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂。
背景技术
阳离子聚丙烯酸酯乳液由于表面的乳胶粒或乳液自身带正电荷，使其在很多方面具有阴离子型或非离子型丙烯酸酯乳液不可比拟的功能，广泛用于喷墨打印、造纸表面施胶和皮革上光等。目前常用的方法是采用可聚合型阳离子乳化剂如甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵等，但这些阳离子乳化剂只起乳化作用，无法提升附着力和耐水性。
因此，需要一种能够克服现有乳化剂无法提升附着力和耐水性、可广泛应用于喷墨打印、造纸表面施胶和皮革上光等领域的乳化剂。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供一种具有增强附着力、耐水性、乳化效果好、应用范围广的阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂，其主要特点是：
所述的乳化剂包括化学式A所示的组分：
Figure BDA0001662841510000011
其中，R为：
Figure BDA0001662841510000012
R1为H或CH3；R2为CH3或CH2CH2OH；
R3为
Figure BDA0001662841510000021
或H；
X为Cl或H2PO4。
本发明第二方面提供了一种制备所述的阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂的方法，其主要特点是，所述的方法包括步骤：
(1)丙烯酸环氧单酯的制备
将丙烯酸类单体、双酚A型环氧树脂、TMHPO、四丁基溴化铵混合后在90～100℃下反应2～3小时，生成丙烯酸环氧单酯；
(2)氨基化丙烯酸环氧单酯的制备
在所述的丙烯酸环氧单酯中，加入乙醇胺类物质在60～70℃下反应1～2小时，得到氨基化丙烯酸环氧单酯；
(3)阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂的制备
将所述的氨基化丙烯酸环氧单酯与氯乙酸甲酯、氯乙酸钠或磷酸中的一种加到异丙醇和丙酮混合溶剂中，在75～80℃下反应2～4小时后，脱除溶剂得阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂。
较佳地，在所述的步骤(1)中：丙烯酸类单体和双酚A型环氧树脂的摩尔比为1:1～1.1:1，TMHPO和四丁基溴化铵的质量分别为丙烯酸类单体和双酚A型环氧树脂总质量的0.02～0.1％和0.3～1％；
在所述的步骤(2)中，所述的乙醇胺类物质与所述的步骤(1)中的双酚A型环氧树脂的摩尔比1:1～1.1:1；
在所述的步骤(3)中，所述的氨基化丙烯酸环氧单酯与氯乙酸甲酯、氯乙酸钠或磷酸中的一种的摩尔比1:1～1.1:1。
较佳地，所述的丙烯酸类单体为丙烯酸或者甲基丙烯酸；所述的乙醇胺类物质为甲基乙醇胺或二乙醇胺。
本发明的应用有益效果在于：本发明乳化剂中具有可聚合双键，能与丙烯酸酯共聚，且与苯乙烯有相近的苯环结构，提高与苯乙烯的聚合效率，同时在聚合时还可引入环氧树脂改性丙烯酸树脂的优点；另一方面由于其阳离子丙烯酸环氧酯结构中有2个苯环，其二个苯环的平面结构与基材形成较强的范德华力，具有环氧树脂与基材附着力高和耐水性好的优点，可广泛应用于喷墨打印、造纸表面施胶和皮革上光等领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方法作进一步说明。
实施例1
取1.1mol丙烯酸、1mol双酚A型环氧树脂、0.0942克TMHPO(2，2，6，6)-四甲基-4-羟基哌啶氧自由基和1.414克四丁基溴化铵混合后在90℃下反应2小时，生成丙烯酸环氧单酯，加入1.1mol甲基乙醇胺在70℃下反应1小时后得到氨基化丙烯酸环氧单酯，将制得的氨基化丙烯酸环氧单酯与1.1mol的氯乙酸甲酯加入到异丙醇和丙酮的混合溶剂中，在75℃下反应2小时后，脱除溶剂得本发明的阳离子化丙烯酸环氧单酯乳化剂。
本实施例中丙烯酸环氧酯的制备中选择了丙烯酸为原料，故化学式A中R1为H；在氨基化丙烯酸环氧单酯制备中选用了甲基乙醇胺，故R2为CH3；在阳离子化丙烯酸环氧单酯乳化剂制备中选用了氯乙酸甲酯，故R3为
Figure BDA0001662841510000031
X为Cl。
实施例2
1mol丙烯酸、1mol双酚A型环氧树脂、0.464克TMHPO(2，2，6，6)-四甲基-4-羟基哌啶氧自由基和4.64克四丁基溴化铵混合后在95℃下反应2.5小时，生成丙烯酸环氧单酯，加入1.05mol二乙醇胺在65℃下反应1.5小时后得到氨基化丙烯酸环氧单酯，将制得的氨基化丙烯酸环氧单酯与1.05mol的氯乙酸钠加入到异丙醇和丙酮的混合溶剂中，在80℃下反应3小时后，脱除溶剂得本发明的阳离子化丙烯酸环氧单酯乳化剂。
本实施例中丙烯酸环氧酯的制备中选择了丙烯酸为原料，故化学式A中R1为H；在氨基化丙烯酸环氧单酯制备中选用了二乙醇胺，故R2为CH2CH2OH；在阳离子化丙烯酸环氧单酯乳化剂制备中选用了氯乙酸钠，故R3为
Figure BDA0001662841510000032
X为Cl。
实施例3
1.05mol甲基丙烯酸、1mol双酚A型环氧树脂、0.3克TMHPO(2，2，6，6)-四甲基-4-羟基哌啶氧自由基和3克四丁基溴化铵混合后在100℃下反应3小时，生成甲基丙烯酸环氧单酯，加入1mol二乙醇胺在60℃下反应2小时后得到氨基化甲丙烯酸环氧单酯，将制得的氨基化甲丙烯酸环氧单酯与1.mol的磷酸加入到异丙醇和丙酮的混合溶剂中，在77℃下反应3小时后，脱除溶剂得本发明的阳离子化丙烯酸环氧单酯乳化剂。
本实施例中丙烯酸环氧酯的制备中选择了甲基丙烯酸为原料，故化学式A中R1为CH3；在氨基化丙烯酸环氧单酯制备中选用了二乙醇胺，故R2为CH3CH2OH；在阳离子化丙烯酸环氧单酯乳化剂制备中选用了磷酸，故R3为H；X为H2PO4。
综上所述，本发明乳化剂中具有可聚合双键，能与丙烯酸酯共聚，且与苯乙烯有相近的苯环结构，提高与苯乙烯的聚合效率，同时在聚合时还可引入环氧树脂改性丙烯酸树脂的优点；另一方面由于其阳离子丙烯酸环氧酯结构中有2个苯环，其二个苯环的平面结构与基材形成较强的范德华力，具有环氧树脂与基材附着力高和耐水性好的优点，可广泛应用于喷墨打印、造纸表面施胶和皮革上光等领域。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (4)

1.一种阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂，其特征在于，所述的乳化剂包括化学式A所示的组分：
Figure FDA0001662841500000011
其中，R为：
Figure FDA0001662841500000012
R1为H或CH3；R2为CH3或CH2CH2OH；
R3为
Figure FDA0001662841500000013
或H；
X为Cl或H2PO4。
2.一种制备权利要求1所述的阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：
(1)丙烯酸环氧单酯的制备
将丙烯酸类单体、双酚A型环氧树脂、TMHPO、四丁基溴化铵混合后在90～100℃下反应2～3小时，生成丙烯酸环氧单酯；
(2)氨基化丙烯酸环氧单酯的制备
在所述的丙烯酸环氧单酯中，加入乙醇胺类物质在60～70℃下反应1～2小时，得到氨基化丙烯酸环氧单酯；
(3)阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂的制备
将所述的氨基化丙烯酸环氧单酯与氯乙酸甲酯、氯乙酸钠或磷酸中的一种加到异丙醇和丙酮混合溶剂中，在75～80℃下反应2～4小时后，脱除溶剂得阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂。
3.根据权利要求2所述的制备阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂的方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中：丙烯酸类单体和双酚A型环氧树脂的摩尔比为1:1～1.1:1，TMHPO和四丁基溴化铵的质量分别为丙烯酸类单体和双酚A型环氧树脂总质量的0.02～0.1％和0.3～1％；
在所述的步骤(2)中，所述的乙醇胺类物质与所述的步骤(1)中的双酚A型环氧树脂的摩尔比1:1～1.1:1；
在所述的步骤(3)中，所述的氨基化丙烯酸环氧单酯与氯乙酸甲酯、氯乙酸钠或磷酸中的一种的摩尔比1:1～1.1:1。
4.根据权利要求2所述的制备阳离子丙烯酸环氧单酯乳化剂的方法，其特征在于，所述的丙烯酸类单体为丙烯酸或者甲基丙烯酸；所述的乙醇胺类物质为甲基乙醇胺或二乙醇胺。
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