[发明专利]一种水性环氧丙烯酸酯接枝复合乳液及其制备方法

摘要

本发明涉及环氧丙烯酸复合树脂材料制造领域，特别涉及水性环氧丙烯酸酯接枝复合乳液及其制备方法。其工艺主要包括以下步骤：(1)以聚合单体作为分散介质，在四丁基溴化铵作用下，使环氧树脂与丙烯酸反应，生成环氧丙烯酸单体。(2)将环氧丙烯酸单体与其它单体进行预乳化，然后采用半连续种子乳液聚合法，使环氧丙烯酸单体与其它单体发生共聚合反应，制备水性环氧丙烯酸酯接枝复合乳液。该工艺以共聚单体作为第一步环氧树脂与丙烯酸酯化反应的溶剂分散介质，同时它又是第二步共聚反应的单体，不用减压蒸馏脱除第一步反应的有机溶剂，避免了残余溶剂对产物性能的影响，该环氧丙烯酸酯接枝复合乳液的接枝率高，可改善环氧树脂与丙烯酸树脂的相容性，增强涂层的耐水性、附着力和耐盐雾性等性能，可以广泛应用金属涂层及建筑涂层材料等领域。

主权项

1.一种水性环氧丙烯酸酯接枝复合乳液及其制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)环氧丙烯酸的制备(a)反应物的组成和质量配比所述丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸中一种；其用量为丙烯酸类单体的羧基与环氧基的摩尔比为1∶1.5-1∶2，确保环氧树脂与丙烯酸反应后还剩余部分环氧基，以便在复合乳液应用时可发生交联反应；所述催化剂是为了催化环氧树脂的环氧基与丙烯酸或甲基丙烯酸的羧基反应，该催化剂为四丁基溴化铵、四乙基溴化铵和三乙胺中的一种；所述的分散介质为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯中的一种；所述的阻聚剂是为了防止反应中分散介质发生双键的聚合反应，该阻聚剂为对苯二酚、对甲氧基苯酚、2，5-二甲基对苯二酚和1，4-萘二酚中的一种；(b)环氧丙烯酸的制备方法将所需量组成及配比的催化剂和丙烯酸混合均匀溶解后备用；在四口瓶中投入所需量按规定组成及配比的环氧树脂E-51、阻聚剂及分散介质，加热升温至90-110℃，滴加混合均匀的催化剂和丙烯酸混合液，控制滴加温度在90-110℃，滴加时间控制在30-60分钟内加完；滴加结束后，控温在110-120℃保温0.5-1.0小时，测定其酸值，直至树脂的酸值小于5mgKOH/g，降温至室温待用；其反应式如(1)所示：其中每个R是氢原子或甲基，n是0-10的整数；(2)水性环氧丙烯酸酯接枝复合乳液的制备(a)反应物的组成和质量配比所述混合单体由质量百分比为(1)所合成的环氧丙烯酸10％-25％、软单体25％-50％、硬单体25％-50％和功能单体2％-10％四种单体组成；其中软单体为丙烯酸乙基、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯和丙烯酸已酯中的一种或一种以上混合物，硬单体为甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈中的一种或一种以上混合物，功能单体为甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸β-羟乙酯和丙烯酸β-羟丙酯中的一种或一种以上混合物；所述乳化剂为非离子型乳化剂0P-10和阴离子型乳化剂MS-1的混合物，其中OP-10和MS-1的质量分数比为1∶1-1∶4；所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种；所述pH调节剂为碳酸氢钠、磷酸二氢钠和磷酸氢二钠中的一种；(b)反应物混合液的配制将(2)(a)所规定组成及配比的乳化剂和蒸馏水搅拌均匀，然后将3/4配好的乳化剂水溶液加入四口瓶中，加入由(1)得到的环氧丙烯酸酯与其他单体按所规定组成及配比的混合液，在室温下进行预乳化20-40分钟，形成单体预乳化液加入滴瓶A备用；将按(2)(a)所规定组成及配比的引发剂、pH调节剂用去离子水溶解并移入滴瓶B备用；(c)环氧丙烯酸酯接枝复合乳液的制备将剩余的1/4乳化剂水溶液移入到一个装有搅拌器、冷凝管、恒压滴液瓶、温度计的四口瓶中，补加定量的去离子水，并用恒温水浴或油浴加热至设定的聚合反应温度65-80℃，一次加入滴瓶A中的混合液10％-20％和滴瓶B中引发剂混合液10％-20％，进行种子乳液聚合反应，待乳液泛蓝时，开始升温至75-90℃，分别平行滴加A和B瓶中剩余液，控制滴定时间在2-4小时，滴定结束后保温30-90分钟，降温出料得到水性环氧丙烯酸酯接枝复合乳液。