CN113278114B - 一种功能性环氧改性丙烯酸酯乳液及其制备方法 - Google Patents

一种功能性环氧改性丙烯酸酯乳液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种功能性环氧改性丙烯酸酯乳液，包括以下组分：甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、功能性环氧、引发剂、乳化剂、pH调节剂和去离子水。其中本发明中的功能性环氧是通过多官能的环氧稀释剂和油酸二聚体或三聚体反应得到的，其主链很长且有一个不饱和双键，能够通过自由基聚合引入到丙烯酸酯的主链上，提高树脂的柔韧性，侧链上长的烷基链提高漆膜的耐性和光泽，同时端基带有多个环氧基团，提高丙烯酸乳液成膜后的交联度，提高基材的耐盐雾性能。

Description

一种功能性环氧改性丙烯酸酯乳液及其制备方法
技术领域
本发明主要涉及工业涂料树脂合成技术领域，具体涉及一种功能性环氧改性丙烯酸酯乳液及其制备方法。
背景技术
丙烯酸酯乳液是由纯丙烯酸酯类单体共聚而成的乳液，它是一种小粒径、多用途、性能卓著的乳液，适用于多种涂料配方，具有突出的耐水性和耐候性，目前已经在建筑涂料领域广泛的应用。工业涂料领域由于使用环境、涂布基材对防腐蚀、耐水的要求比较高，传统的丙烯酸酯乳液很难达到相应的要求，对其进行改性就显得十分必要。
由于环氧树脂具有良好的粘结性和附着力，同时具有高的机械强度和耐水性，因此经常被用来改性丙烯酸酯乳液的防腐性能，一般使用E44、E51等环氧树脂或者他们的改性物，但双酚A类型的环氧主体结构上有大量的苯环结构，会降低漆膜的韧性，并影响涂料长期的耐紫外老化性能。
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的提供了一种功能性环氧改性丙烯酸酯乳液及其制备方法，用以解决上述背景技术中提到的传统环氧改性丙烯酸乳液中一般使用E44、E51等环氧树脂，容易降低漆膜的韧性，并影响紫外老化性能的技术问题。
技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种功能性环氧改性丙烯酸酯乳液，其组分包括：100重量份甲基丙烯酸甲酯、50-100重量份丙烯酸丁酯、10-30重量份功能性环氧、0.5重量份引发剂，1-2重量份乳化剂、2份pH调节剂和200重量份去离子水。
进一步的，所述功能性环氧组份包括：100重量份多官能度环氧、10-50重量份生物质多元酸和1-3重量份催化剂。
进一步的，所述功能性环氧的制备方法，包括如下步骤：
备料：按照以下组分准备原料：100重量份多官能度环氧、10-50重量份生物质多元酸和1-3重量份催化剂；
将多官能度环氧和生物质多元酸加入反应釜中，在搅拌条件下升温至80-120℃，反应2-6h；
反应结束之后冷却至常温出料，即得所述功能性环氧。
进一步的，所述多官能环氧包括三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、蓖麻油三缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚、氮杂环多缩水甘油醚中的至少任意一项。
进一步的，所述生物质多元酸为油酸二聚酸和油酸三聚酸中的至少任意一项。
所述的催化剂为氟硼酸、高氯酸、三氟化硼、四氯化锡中的至少任意一项。
进一步的，一种功能性环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：
将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、功能性环氧混合成油相；
乳化剂和pH调节剂加入水中混合成水相，将油相加入水相中搅拌得到预乳化液；
将5-15%的预乳化液加入反应釜中，搅拌升温到80℃，加入10%的催化剂，反应20min；
在80℃下，向反应釜中滴加剩余的90%预乳化液和催化剂，滴加2h后保温反应1h，冷却出料。
进一步的，所述引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵中的至少任意一项。
进一步的，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚中的至少任意一项。
进一步的，所述的pH调节剂包括氨水、氢氧化钠、二甲基乙醇胺中的至少任意一项。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明设计合理，功能性环氧是通过多官能的烷烃类环氧稀释剂和油酸二聚体或三聚体反应得到的，避免了芳香环的引入，其主链很长且有一个不饱和双键，能够通过自由基聚合引入到丙烯酸酯的主链上，提高树脂的柔韧性，侧链上长的烷基链提高漆膜的耐性和光泽，同时端基带有多个环氧基团，提高丙烯酸乳液成膜后的交联度，提高了基材的耐盐雾性能。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1：本实施例中，功能性环氧改性丙烯酸酯乳液是由100重量份甲基丙烯酸甲酯、50重量份丙烯酸丁酯、10重量份功能性环氧、0.5重量份过硫酸钾、1重量份乳化剂十二烷基苯磺酸钠、2重量份pH调节剂氨水和200重量份去离子水组成。
功能性环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方法包括：备料：按照以下组分准备原料：100重量份多官能度环氧、10-50重量份生物质多元酸和1-3重量份催化剂；将多官能度环氧和生物质多元酸加入反应釜中，在搅拌条件下升温至80-120℃反应2-6h；反应结束之后冷却至常温出料，即得所述功能性环氧；
将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、功能性环氧混合成油相；乳化剂和pH调节剂加入水中混合成水相，将油相加入水相中搅拌得到预乳化液；将10%的预乳化液加入反应釜中，搅拌升温到80度，加入10%的催化剂，反应20min；在80度下，向反应釜中滴加剩余的90%预乳化液和催化剂，滴加2h后保温反应1h，冷却出料，完成制备。
其中，在本实施例中，功能性环氧是通过100重量份三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、10重量份油酸二聚酸和1-3重量份催化剂氟硼酸在搅拌条件下升温至80℃反应6h得到的。
实施例2：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将丙烯酸丁酯的加入量改为75重量份。
实施例3：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将丙烯酸丁酯的加入量改为100重量份。
实施例4：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将功能性环氧的加入量改为20重量份。
实施例5：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将功能性环氧的加入量改为30重量份。
实施例6：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将乳化剂的加入量改为1.5重量份。
实施例7：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将乳化剂的加入量改为2重量份。
实施例8：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将功能性环氧制备过程中催化剂的加入量改为2重量份。
实施例9：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将功能性环氧制备过程中催化剂的加入量改为3重量份。
实施例10：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将功能性环氧制备过程中的工艺改为100度下4h。
实施例11：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将功能性环氧制备过程中的工艺改为120度下2h。
实施例12：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将引发剂改为过硫酸铵。
实施例13：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将乳化剂的改为十二烷基硫酸钠。
实施例14：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将乳化剂的改为烷基聚氧乙烯醚。
实施例15：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将pH调节剂的改为氢氧化钠。
实施例16：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将pH调节剂的改为二甲基乙醇胺。
实施例17：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将多官能度环氧改为蓖麻油三缩水甘油醚。
实施例18：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将多官能度环氧改为季戊四醇四缩水甘油醚。
实施例19：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将多官能度环氧改为氮杂环多缩水甘油醚。
实施例20：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将生物质多元酸改为油酸三聚酸。
实施例21：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将催化剂改为高氯酸。
实施例22：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将催化剂改为三氟化硼。
实施例23：本实施例中的功能性环氧改性丙烯酸酯乳液与实施例1区别在于：本实施例中将催化剂改为四氯化锡。
对比例：对比例与实施例1中的区别在于，将功能性环氧替换为E51环氧树脂。
测试方法：
（1）乳液粒径通过马尔文激光粒径分析仪进行检测；
（2）涂料的配置，乳液100份加入0.5份流平剂、0.5份润湿分散剂、60份白浆，消泡后用45微米的线棒涂布器涂布在马口铁上，表干30min后，50度烘箱烘烤1h进行测量其他的物性，得到数据如下表所示。
Figure 135643DEST_PATH_IMAGE001
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种功能性环氧改性丙烯酸酯乳液，其特征在于：其组分包括：100重量份甲基丙烯酸甲酯、50重量份丙烯酸丁酯、30重量份功能性环氧、0.5重量份过硫酸钾、1重量份乳化剂十二烷基苯磺酸钠、2份pH调节剂氨水和200重量份去离子水；
该乳液的制备方法包括如下步骤：
将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、功能性环氧混合成油相；
乳化剂和pH调节剂加入水中混合成水相，将油相加入水相中搅拌得到预乳化液；
将10%的预乳化液加入反应釜中，搅拌升温到80℃，加入10%的催化剂，反应20min；
在80℃下，向反应釜中滴加剩余的90%预乳化液和催化剂，滴加2h后保温反应1h，冷却出料；
其中，功能性环氧是通过100重量份三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、10重量份油酸二聚酸和1-3重量份催化剂氟硼酸在搅拌条件下升温至80℃反应6h得到的。
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