[发明专利]一种丙烯酸改性环氧树脂乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂乳液，特别是涉及一种丙烯酸改性环氧树脂乳液及其制备方法。

背景技术

环氧树脂具有优异的附着性、热稳定性、耐化学品性、绝缘性及机械强度等，广泛用于涂料、粘合剂及复合材料等领域。但常用的环氧树脂为非水溶性的，仅溶于芳烃类、醇类和酮类等有机溶剂，对环境会造成污染。随着全球环保意识的增强，各国政府越来越重视挥发性有机物(VOC)对环境的污染。我国也在2004年7月1日实施涂料环保标准。所以对环氧树脂的水性化已成为目前国内外研究的热点。

环氧树脂的水性化方法主要有机械法、相反转法、自乳化法等，其中最常用的是自乳化法，即化学改性法。通过接枝反应对环氧树脂进性水性化获得的乳液稳定性优，操作过程方便，越来越受到人们重视。目前丙烯酸接枝改性环氧树脂乳液制备方法多是溶液聚合，制备过程中需要加入一定溶剂，这和我国现有的环保政策相悖。所以探索用乳液聚合工艺接枝改性环氧树脂十分必要。

在乳液聚合过程中，乳化剂的用量虽然很少，却起着非常重要的作用，不但在聚合前后对乳液起着稳定作用，而且对聚合速度、聚合度、乳胶数目及直径产生影响。在应用时，乳化剂的存在会对乳液产生诸多负面效应。因为聚合后乳化剂是以物理吸附的方式存在于乳胶粒的表面，在生产和储存过程中会发生解吸，导致乳液的稳定性和成膜性能变差。而使用反应型乳化剂可以很好地解决这些问题，因为反应型乳化剂是以共价键的方式键合在乳胶粒的表面，在储存应用的时候不会发生解吸，制得的聚合物乳液具有稳定性能优，成膜性能好，又避免了残留乳化剂对环境的污染。但使用一些含APEO基团的反应型乳化剂会导致生态环境的破坏，所以寻求一种不含APEO基团、乳化能力好的反应型乳化剂也显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决上述技术问题在于，提供一种环保、工艺简单、成本低，具有良好耐磨损性能、附着力和耐化学品性能的丙烯酸改性环氧树脂乳液及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明丙烯酸改性环氧树脂乳液是通过自由基接枝反应，即在引发剂的作用下将环氧树脂分子链上的次甲基引发，形成自由基，和丙烯酸系单体发生共聚，其间将亲水单体引入环氧树脂分子链，使环氧树脂具有亲水性。

本发明一种丙烯酸改性环氧树脂乳液的合成方法主要技术方案是：

一种丙烯酸改性环氧树脂乳液的制备方法，包括下列步骤：

(1)反应型阴非离子环氧树脂乳化剂的制备

将环氧树脂、脂肪醇聚氧乙烯醚和三苯基磷混合在90～110℃反应3～5h，获得环氧树脂聚氧乙烯醚单酯；环氧树脂与脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1∶1，三苯基磷用量为环氧树脂和脂肪醇聚氧乙烯醚的质量和的0.5～1％；将获得的环氧树脂聚氧乙烯醚单酯温度控制为70～90℃，加入氨基磺酸，反应2～4h，加入NaOH水溶液中和分散，分散后调节pH为7～8，即获得反应型阴非离子环氧树脂乳化剂；所述氨基磺酸与环氧树脂的摩尔比为1∶1；

(2)丙烯酸改性环氧树脂乳液的制备

(a)以重量份数计，将步骤(1)制备的反应型阴非离子环氧树脂乳化剂1～2份、引发剂0.2～0.3份，去离子水35～45份，环氧树脂10～30份、丙烯酸系单体15～35份，加入乳化器中预乳化，得预乳液；

(b)将步骤(1)制备的反应型阴非离子环氧树脂乳化剂1～2份、去离子水5～15份、引发剂0.2～0.3份和碳酸氢钠调节剂0.4～0.6份加入反应器中，再加入步骤(a)制得预乳液重量的20～30％，在70～80℃进行种子聚合反应0.5～1h；

(c)加入步骤(a)制得的剩余预乳液，2～3小时内滴加完毕后，继续反应1～2h，温度控制在80～85℃；

(d)升温至90～95℃，保温反应0.5～1h，结束反应，用三乙胺水溶液调节pH至7～8，即获得稳定的丙烯酸改性环氧树脂乳液；

所述步骤(1)和步骤(2)中的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-44或E-51；

所述丙烯酸系单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和丙烯腈中的一种或多种；

所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。

所述氨基磺酸为牛磺酸或N-甲基牛磺酸。

所述步骤(1)中NaOH水溶液的质量浓度优选为15～20％。

一种丙烯酸改性环氧树脂乳液，由上述方法制备。