[发明专利]一种水溶热固性丙烯酸树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种水溶热固性丙烯酸树脂乳液及其制备方法。所述水溶热固性丙烯酸树脂的固含量为30～50％，原料包括：单体、引发剂、有机溶剂、链转移剂、碱和去离子水；其中，所述单体包括如下重量份的组分：含羧基丙烯酸单体5～40份，含羟基丙烯酸单体5～30份，含环氧基丙烯酸单体3～10份，软单体10～60份。本发明还提供所述水溶热固性丙烯酸树脂作为增强剂在制备玻纤滤材中的应用。本发明提供的所述水溶热固性丙烯酸树脂，对各种玻纤原纸均有较强的附着力，且干燥后不堵塞纤维孔隙，在增强玻纤滤材强度性能、耐油性能的同时不降低滤材的过滤效率。

技术领域

本发明属于高分子材料和过滤材料技术领域，具体涉及水溶热固性丙烯酸树脂及其制备方法和应用。

背景技术

玻璃纤维是一种由白云石、石英砂、石灰石、硼钙石等原料经高温加热成熔融状态下，借助外力吹制而成性能优异的细纤维。由玻璃纤维制成的过滤材料主要应用于需要高精度空气过滤的行业和场所，如电子、半导体、制药、生物工程、食品和医院等；除此之外，还应用于高效液体过滤、气-液分离(油气分离)、液-液分离(油水分离)。但是由于玻璃纤维本身脆性大以及纤维间的结合力低而造成滤材的物理强度低，影响着后期加工和使用。因此，玻纤滤材一般需要增强树脂进行增强，以满足加工应用需求。常用的增强树脂主要有酚醛树脂和丙烯酸树脂乳液。树脂增强的方式又分为浆内添加(即打浆时加入)以及滤材成型后上胶两种。对于浆内添加的方法，由于成型过程中树脂会在脱水时随水分大量流失，因此难以控制树脂的添加量，同时也使脱除的水回收利用困难，造成大量水资源的污染与浪费。成型后浸渍的方法能够精准控制树脂的上胶量，并且施胶方式多样(如浸渍、喷涂等)，操作性强，物料浪费少。

酚醛树脂是一种使用乙醇或甲醇作为溶剂，通过苯酚和甲醛在酸或者碱的催化下发生缩聚反应而得到的溶剂型树脂。该树脂通常是水不溶性的，需要有机溶剂进行溶解；且单体聚合完毕后，体系内仍然会残留存较多的游离甲醛。因此酚醛树脂无论以哪种方式用于玻纤滤材增强，大量有机溶剂的使用和游离的甲醛都是很大的安全隐患，不符合绿色环保要求。虽然市场上也有一些水性酚醛树脂产品，但该类产品普遍存在着存储稳定性低、游离甲醛多的问题。另外，水性酚醛树脂也是跟溶剂性酚醛一样，脆性大，导致增强后的滤材加工性能差。

丙烯酸树脂是丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物等单体聚合而成的共聚物的总称，分为热塑性树脂和热固性树脂。热塑性丙烯酸树脂，分子量较大，在成膜过程中不发生进一步交联；尽管耐水耐化学性好，但是由于树脂交联度低而存在耐高温、耐油性能差的缺点。并且在玻纤滤材烘干过程中，乳胶粒随着水分的挥发容易向滤材表面迁移而造成堵孔现象，大大降低了滤材的过滤效率。水溶热固性丙烯酸树脂相对分子量较低，其分子链能够在水中充分展开，因此滤材干燥过程中不会因树脂迁移而发生堵孔现象。并且树脂结构中带有一定的官能团，单体之间可以形成网状结构，大大提升滤材的强度性能。

丙烯酸树脂的单体分为硬单体、软单体和功能单体三大类。甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(ST)、丙烯睛(AN)是最常用的硬单体。丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸异辛酯(2-EHA)为最常用的软单体。功能性单体包括含羟基的单体、含羧基的单体以及其它功能性单体。

作为玻纤滤材的增强剂，丙烯酸树脂要有水溶性(环境友好的要求)，体系本身多重交联从而保证滤材的力学性能，另外还必须与滤材之间有优良的附着力。