[发明专利]环氧/丙烯酸杂化乳液的制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，是一种可常温干燥的环氧/丙烯酸杂化乳液的制备方法及其在涂料制备中的应用。利用该法制得的乳液，可广泛应用于金属防腐、建筑及木器等水性涂料的制造。

背景技术

随着石油资源的日益紧缺、民众环保意识的不断提高以及环保法规的不断健全，涂料行业向低污染和节省资源的方向发展。水性涂料以水为分散介质，不燃、不爆，使用安全、方便，这种独特的环境友好性和安全性使水性涂料成为涂料发展的重要方向之一。

作为水性涂料成膜物的水性树脂或聚合物乳液，对涂料性能有决定性影响。普通的丙烯酸乳液大多为热塑性的，附着力、耐水性、耐溶剂性能不好，于是人们采用各种方法对其进行改性，其中比较有效的方法是环氧树脂改性。

现有的环氧树脂改性丙烯酸乳液主要采用物理共混和化学共聚两种工艺。

物理共混是将丙烯酸乳液与环氧乳液机械混合，二者之间不发生化学反应，这种共混的乳液成膜不均匀，耐水性提高有限。

化学共聚有两种方法，一种是自由基接枝共聚法，将环氧树脂溶解在丁醇和醇醚等亲水性混合溶剂中，在110-120℃下向其中滴加含羧基的可聚合单体，在环氧树脂分子链段上接上羧基，然后加胺对接枝树脂中和，加水搅拌，制得水性环氧/丙烯酸树脂，US4212781就是利用该方法制备水性环氧/丙烯酸树脂。

另一种方法是酯化共聚法，用环氧树脂先与脂肪酸等酯化共聚(酯化温度通常在170℃)，然后加胺中和，加水搅拌，制得的水性环氧酯树脂，如US4963602就是这种方法。

以上两种化学共聚方法制得的的水性环氧/丙烯酸树脂和水性环氧酯树脂中含有至少20％以上的亲水性有机溶剂，并且靠中和丙烯酸中的-COOH后乳化，树脂酸值一般大于40mgKOH，因此漆膜的亲水性很强，通常需要加氨基树脂再制成氨基烘漆，而不能用于常温干燥涂料。

也有人对酯化共聚改进以降低树脂的酸值，如ZL 01114997.3，先用环氧树脂与脂肪酸等酯化共聚得到一个酸酯较低的树脂，做为改性树脂的核层；然后加丙烯酸类单体继续聚合得到酸值相对高一些的壳层；最后加胺中和，加水搅拌，可以得到平均酸值20mgKOH的水性树脂。这种核壳结构的水性环氧酯树脂可以制备自干涂料，但由于自身酸值仍较高，耐水性和防腐性能仍不太好；并且制备工艺复杂，反应温度高，制得树脂也含有8％左右亲水性有机溶剂。

杂化乳液聚合是近几年出现的一种乳液聚合技术，首先将改性树脂溶解于丙烯酸酯类单体中，再将该溶液预乳化，然后按照乳液聚合的工艺进行聚合。杂化乳液聚合在工艺上和传统乳液聚合一样，但它同时实现了乳液聚合和改性，从这种意义上讲，杂化乳液聚合开辟了聚合物乳液改性的新途径，其工艺更为经济可行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性环氧/丙烯酸杂化乳液。

本发明的另一目的是提供这种环氧/丙烯酸杂化乳液的制备方法。该方法反应温度低，制得的乳液不含有机溶剂，可以用于常温干燥。

本发明的又一目的是利用所得到的水性环氧/丙烯酸杂化乳液制备水性自干涂料。

本发明的环氧/丙烯酸杂化乳液，是由以下物质配合而成的。

原材料        重量份

环氧树脂                                2-20

丙烯酸单体和丙烯酸烷基酯单体            20-50

乳化剂                                  2-5

引发剂                                  0.1-0.6

中和剂                                  0.2-1.0

去离子水                                50-60

所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，环氧当量是185-833，优选范围196-500。常用牌号包括E54、E51、E44、E20、E12等。环氧树脂用量的2-20份。

所述的丙烯酸单体选自下列一种或几种：丙烯酸、甲基丙烯酸。

丙烯酸烷基酯单体选自下列一种或几种：丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯。

所述的引发剂包括水溶性引发剂和油溶性引发剂。

水溶性引发剂选自下列一种或几种：过硫酸胺、过硫酸钾。

油溶性引发剂选自下列一种或几种：过氧化苯甲酰、偶氮二异丁晴、过氧化羟基异丙苯等。