[发明专利]一种水性丙烯酸环氧树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性丙烯酸环氧树脂及其制备方法。

背景技术

水性涂料是以水代替有机溶剂，可以在很大程度上减少涂料行业有机溶剂的使用，其有效性、成本和环境可接受性是显而易见的，因此，越来越受到人们的青睐。

作为水性涂料主要成膜物的水性树脂及其制备方法是水性涂料的技术重点。目前用作成膜物的水性丙烯酸环氧树脂的制备方法大致有物理共混和化学改性两类。但物理共混的水性丙烯酸环氧树脂普遍存在储存稳定性问题，而化学改性的水性丙烯酸环氧树脂，其性能则随化学改性方法所异，例如：采用自由基接枝方法制备的水性丙烯酸环氧树脂，因接枝率较低，实际最终得到的产物仍为混合物，其中包括未接枝的环氧树脂、丙烯酸树脂和环氧树脂的接枝物、游离的聚丙烯酸树脂等，所以树脂储存稳定性仍存在问题；另外一种方法是利用环氧树脂的环氧基和丙烯酸树脂的羧基等通过酯化反应，把丙烯酸树脂和环氧树脂结合在一起形成新的大分子，由于环氧树脂具有双官能团，丙烯酸树脂具有多官能团，两者进行酯化反应时，很容易出现胶化现象，虽然发现采用大量的叔胺作为催化剂，可有效的避免胶化现象，但是，作为起始原料的环氧树脂是环氧当量为180～200g/mol的小分子环氧树脂，经双酚A扩链至环氧当量为750～5000g/mol后，再与丙烯酸树脂进行酯化反应，操作繁琐，而且很难根据需要调控环氧树脂在整个水性丙烯酸环氧树脂中所占的比重，因此，制得的水性丙烯酸环氧树脂的品种少，进而限制了它的应用范围。

发明内容

本发明的第一个目的是：提供一种贮存性能稳定的、环氧树脂所占比例较宽、能赋予涂膜良好性能的水性丙烯酸环氧树脂。

实现本发明第一个目的的技术方案是：一种水性丙烯酸环氧树脂，它是丙烯酸树脂与环氧树脂的催化酯化反应产物，经中和、加水自乳化形成的乳液，乳液储存6个月的涂-4杯粘度变化小于5％；

所述环氧树脂的环氧当量为180～5000g/mol；

所述环氧树脂在环氧树脂和丙烯酸树脂总重量中占10％～80％；

所述丙烯酸树脂酸价为50～500mgKOH/g，数均分子量为5000～60000g/mol；

所述丙烯酸树脂是下述组分的自由基聚合产物，各组分及其用量如下：以重量份百分比计，含羟基丙烯酸类单体5％～15％，含羧基丙烯酸类单体5％～20％，其他丙烯酸类单体10％～25％，苯乙烯类单体10％～25％，过氧化物引发剂1％～5％，醇醚类助溶剂40％～60％；

所述催化酯化反应的催化剂用量为所述环氧树脂以固体计的重量份的5％～30％。

上述水性丙烯酸环氧树脂中，所述的丙烯酸树脂酸价为80～250mgKOH/g，数均分子量为8000～20000g/mol。

上述水性丙烯酸环氧树脂中，所述催化酯化反应的催化剂是叔胺、季胺盐或无机碱；所述中和使用的中和剂是二甲基乙醇胺、三乙胺、氨水中的一种或几种。

上述水性丙烯酸环氧树脂中，作为所述丙烯酸树脂的组分，其含羟基丙烯酸类单体是丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、己内酯中的一种或几种；其含羧基丙烯酸类单体是丙烯酸或甲基丙烯酸中一种或两种；其其他丙烯酸类单体是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯中的一种或几种；其苯乙烯类单体是苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯中的一种或几种。

上述水性丙烯酸环氧树脂中，作为所述丙烯酸树脂的组分，其过氧化物引发剂是过氧化叔丁酯、过氧化二叔戊酯中的一种或两种；其醇醚类助溶剂是丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚中的一种或者几种。

本发明的第二个目的是：提供一种简单、易操作的制备贮存性能稳定的、环氧树脂所占比例较宽、能赋予涂膜良好性能的水性丙烯酸环氧树脂方法。

实现本发明第二个目的的技术方案是：一种水性丙烯酸环氧树脂的制备方法，其制备步骤具体如下：

(一)制备丙烯酸树脂

①按下述配比准备各组分原料

各组分重量份百分比如下：含羟基丙烯酸类单体5％～15％，含羧基丙烯酸类单体5％～20％，其他丙烯酸类单体10％～25％，苯乙烯类单体10％～25％，过氧化物引发剂1％～5％，醇醚类助溶剂40％～60％；

②制备