[发明专利]水性环氧/不饱和聚酯互穿网络聚合物合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性环氧/不饱和聚酯聚合物合金及其制备方法。

背景技术

不饱和聚酯树脂（UPR）是热固性树脂，为不饱和二元酸、饱和二元酸和多元醇的缩聚产物，被广泛应用于化工、机械、电器、交通运输和建筑装饰用人造石等相关领域。它所具有的交联网状结构使其复合材料制品在受热和应力作用下具有较好的力学性能和尺寸稳定性，且电性能优良、耐化学腐蚀、加工工艺简便价格便宜，但这种交联结构在某些特定场合下使用时冲击性能尚不能满足要求，应用受到极大地限制。提高不饱和聚酯的抗冲击性、增加其韧性是不饱和聚酯树脂改性的一个重要研究方向。

环氧树脂由于具有独特的物理和化学性能，被用来改性不饱和聚酯已经有前人做过研究。中国专利CN101157818A公开了一种环氧改性的水性不饱和聚酯涂料制备方法，从其制备过程可以了解到，该专利的思路是以环氧树脂与不饱和聚酯预聚体以嵌段共聚的方式形成大分子共聚物来达到改性不饱和聚酯的目的，结果表明，将这种树脂应用于钢材涂料其铅笔硬度、耐热、耐溶剂和耐盐雾性能均得到了一定改善。虽然，此种方式已经被证明是一种行之有效的改性方法，但是，用环氧树脂以嵌段共聚物的形式来改善不饱和聚酯的各方面性能，并没有将环氧树脂的优异性能完全的发挥出来。

互穿聚合物网络（IPN）是一种两种或以上聚合物的复合物，两种或多种聚合物在互相存在的情况下各自交联反应。两种聚合物网络的互穿和缠结有利于提高相的稳定性和最终材料的力学性能。这种体系的特点在于能起到“强迫相容”的作用，由于两种聚合物网络之间相互贯穿，相界面大，因此它不同于接枝、嵌段共聚物和一般聚合物混合物。互穿聚合物网络来增韧热固性树脂的优越性主要表现在可通过限制相分离达到增强聚合物组分的混合程度，另一方面IPN形成过程中已通过改变反应参数如温度、压力、催化剂、交联剂来控制形态结构。

台会文等，在不饱和聚酯/聚氨酯互穿网络聚合物基玻璃纤维增强材料的研究中，研究了该互穿网络的动态热机械性能及应用性能，结果表明，在不饱和聚酯树脂中加入一定量的聚氨酯，使基质形成互穿网络，其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均得到很大改善。骆小伟，李国明等人，合成了一种聚丙烯酸酯与不饱和聚酯互穿网络聚合物，性能测试表明形成互穿网络后，其耐酸性、耐水以及耐汽油等物理性能都相当好，并且有合适的玻璃化转变温度和良好的耐热性能，可以做成涂料用树脂。互穿网络聚合物来改善不饱和聚酯的物理、化学性能已经被证实为一种高效的改性方法，将不饱和聚酯和环氧树脂设计成互穿聚合物网络的研究却未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种环氧/不饱和聚酯互穿网络聚合物合金及其制备方法，其高效地发挥了环氧树脂的改性作用，所得产物同时具备环氧树脂和不饱和聚酯优良性能的，且以水为分散相，能广泛地应用于化工涂料、机械电子和建筑装饰用人造石等领域。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：环氧/不饱和聚酯互穿网络聚合物合金，由水性环氧/不饱和聚酯组分A、水性不饱和聚酯组分B和固化剂组分C组成，所述的水性环氧/不饱和聚酯组分A的各组成成分按重量份数计为：

环氧树脂CYD-128  100-150；2,2-二羟甲基丁酸  15-25；三乙胺  10-17；

马来酸酐          30-50；去离子水  250-400；

所述的水性不饱和聚酯组分B的各组成成分按重量份数计为：

马来酸酐        160-250；乙二醇      50-80；

三乙胺          12-18；  去离子水    300-400； 

所述的固化剂组分C各组成按重量份数计为：

过氧化环己酮     0.2-0.5；环烷酸钴     0.5-1.0；

其中，水性环氧/不饱和聚酯组分A和水性不饱和聚酯组分B按质量计的混合比例为2：1~1：2，固化剂组分C的用量为水性环氧/不饱和聚酯组分A和水性不饱和聚酯组分B总质量的0.025~0.1%。

本发明制备方法所采用的技术方案是：环氧/不饱和聚酯互穿网络聚合物合金的制备方法，包括有以下步骤：

1）水性环氧/不饱和聚酯组分A的制备：在装有搅拌器、冷凝管、恒压加料装置和温度计的反应釜中，加入环氧树脂CYD-128，加热至60-80℃，恒温后在搅拌下用恒压加料装置滴加用N-甲基吡咯烷酮溶解的2,2-二羟甲基丁酸溶液，滴加完毕，升至80-100℃，恒温反应至测定体系酸值小于5mgKOH/g时，停止反应，降温即得产物A，