[发明专利]一种高固含量环氧改性丙烯酸树脂乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯酸树脂乳液的制备方法，特别是高固含量(＞60％)环氧改性丙烯酸树脂乳液的制备方法。

背景技术

随着人们环保、能源意识的增强，特别是各国环保法对涂料体系中有机挥发物含量的严格限制。促进了以高固含量涂料为代表的低污染型涂料的发展。高固含量涂料是在传统溶剂型涂料基础上发展起来的，不仅可以大大降低涂料体系的挥发性有机化合物(VOC)含量和固化能耗。而且由于采用分子设计原理，结合新的合成和交联技术，能有效控制涂膜聚合物的组成和结构，使许多品种的性能都优于低固含量溶剂型涂料，成为发展最快的涂料品种之一。高固含量丙烯酸涂料颜色浅、具有优异的保光、保色和耐候性，施工方便，可以有多种固化方式，成为汽车涂料的重要品种。

但丙烯酸酯类涂料在应用中存在耐热性、耐沾污性差等问题，限制了其实际应用。采用杂化乳液聚合技术用环氧树脂对丙烯酸酯改性，即以丙烯酸类单体作溶剂将环氧树脂溶解，预乳化为微乳粒子(平均粒径在500nm以下)，再采用乳液聚合工艺制得成膜性能优良、稳定的杂化乳液。这样既保留了两种树脂各自固有的优良特性，又克服了各自缺点，达到性能互补，预期可满足日益发展的现代工业所需。如中国专利公开号CN201010299978.4报道了一种环氧改性苯丙乳液乳液的制备方法，但其固含量仅为48％，制约了该项技术的进一步推广和应用。

至今未见有高固含量(＞60％)环氧改性丙烯酸树脂乳液的报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足与缺陷，本发明通过调整制备的方法，获得了一种可以制备固含量＞60％的环氧改性丙烯酸树脂乳液的方法，该方法通过制备种子液，之后分批添加预乳液和引发剂的方法，最终获得了固含量＞60％的环氧改性丙烯酸树脂乳液，本发明的技术将环氧树脂引入到丙烯酸树脂中，新树脂体现出环氧树脂和丙烯酸树脂的优点，同时又克服了它们各自的不足，本发明制备的树脂属于高固体分树脂，具有节约材料和运输成本；低溶剂含量改善安全与健康；降低涂料生产与使用的能耗；由于一次涂刷成膜更厚，可节约涂刷时间的优点，本树脂具有广阔的工业应用前景，可用于船舶、汽车等领域。

本发明的工艺顺序是先合成核种子乳液，然后将环氧树脂加入该核种子乳液中，得高固含量环氧改性丙烯酸树脂乳液，具体包括以下步骤：

(1)将占单体总重量1-70％的单体滴加到由乳化剂、pH调节剂组成的去离子水胶体溶液中，以1500-2000转/分的转速搅拌至各物料在胶体溶液内分散均匀后，开始升温至80±5℃，在体系中通保护气，除氧，然后将引发剂加入到体系中，引发体系开始聚合，反应20-50分钟，得到核种子微乳液；

其中乳化剂用量占单体总重量的1.0-8.0％，pH调节剂用量占单体总重量的0.1-0.8％，引发剂用量占单体总重量的0.1-0.4％；

(2)将占单体总质量的5-20％的环氧树脂和占单体总重量的0.1-3.0％乳化剂投入到占单体总重量10-30％的单体中，采用500-1200转/分的搅拌速度，使其充分溶解后，缓慢加入剩余的单体，搅拌5-30分钟得到预乳化液；

(3)在85±5℃的反应温度下将步骤2得到的预乳化液和引发剂分别缓慢滴入由步骤1得到的核种子微乳液中，搅拌速度在100-500转/分，3-5小时滴完；

其中引发剂用量占单体总重量的0.2-0.6％；

(4)步骤2得到的预乳化液滴加完后，在85±5℃反应10-60分钟，补加引发剂后，在上述温度条件下继续反应1-3小时，然后降温，调节产品的pH值为7-9，冷却至室温，过滤出料，即可得到高固含量环氧改性丙烯酸树脂乳液；

其中补加引发剂用量占单体总重量的0.1-0.3％。

其中所述部分聚合单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、苯乙烯、甲基苯乙烯、3-叔丁基苯乙烯、2-氯代苯乙烯中的一种或多种；

还可以选用其它功能性单体，主要选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸烯丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。