[发明专利]水性丙烯酸改性环氧酯乳液及其氨基烤漆的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性丙烯酸改性环氧酯乳液的制备方法，同时，还涉及一种用水性丙烯酸改性环氧酯乳液配制防锈性能优异的水性环氧酯氨基烤漆的制备方法。 

背景技术

据统计，我国涂料涂装行业每年排入大气的有机溶剂有100多万吨，这不仅造成了有机溶剂的大量浪费，同时对环境造成了严重污染。为节约资源和保护环境，人们把目光投向了无污染或低污染的水性涂料。 

环氧酯树脂由于其优异的机械性能和防锈性能而在金属防护领域有着广泛的应用。环氧酯树脂由环氧树脂与植物油脂肪酸通过酯化反应而制成，因此，环氧酯同时具备了环氧树脂与干性油的许多优良特性：由于环氧树脂成分，其具有较高的耐腐蚀性；由于植物油脂肪酸成分，其可以进行氧化交联，进一步提高防护性能。因此，将环氧酯树脂进行水性化，并制备防锈性能优异的水性环氧酯防锈涂料的研究对于推动水性涂料在金属防护领域的应用具有重要意义。 

目前，环氧酯树脂水性化的方法主要有以下两种：（一）外加乳化剂法：通过加入合适的乳化剂，将传统方法制备的溶剂型环氧酯树脂进行强制乳化或转相乳化而制得。中国专利CN 101177518 A就是通过外加乳化剂法，采用转相乳化工艺制备水性环氧酯乳液。随着对水性环氧酯性能要求的进一步提高，人们发现外加乳化剂法存在着一些缺点，例如，所得到的水性环氧酯乳液乳胶粒径较粗，储存稳定性不佳，漆膜干性和硬度上升较慢；由于使用了较多量的乳化剂，乳化剂迁移到漆膜表面，使漆膜耐水性变差，且成膜性及防腐性能变差。（二）乙烯基改性法：即自乳化法。传统的乙烯基改性法也叫作后乙烯基改性法，都是先将环氧树脂和脂肪酸进行酯化，得到环氧酯树脂，再将此环氧酯树脂与预定酸值的丙烯酸酯类混合单体进行自由基共聚，形成共聚产物，将该共聚产物用有机胺中和后进行水稀释后得到水性环氧酯乳液。中国专利CN 1374357 A、CN 101864044 A、CN 1919889 A和CN 102358815 A均采用该传统的后乙烯基改性法来制备水性环氧酯乳液。该方法制备的水性环氧酯乳液具有很好的储存稳定性，漆膜的干性和耐腐蚀性有所提高，但该方法也有许多不足：（1）反应过程不易控制，容易发生凝胶；（2）合成过程中，由于消耗了大量脂肪酸上的不饱和双键，使树脂的后期干性由于缺乏不饱和双键而提高不大；（3）树脂酸值较高，漆膜的耐水性和耐腐蚀性较差；（4）残留单体较多，毒性较大。中国专利CN 101851396 A公开了一种改进的乙烯基改性法来制备水性环氧酯乳液的方法，它分以下几个制备步骤：（1）乙烯基单体自由基聚合制备含羧基的乙烯基聚合物A；（2）环氧基过量，脂肪酸与环氧树脂开环反应制得脂肪酸环氧酯树脂B；（3）将A加入到B中，使A中羧基与B中环氧基反应而制得乙烯基改性环氧酯树脂C，（4）中和C，然后加入水并分散后即得到水性环氧酯乳液。该方法虽然克服了传统乙烯基改性法制备的水性环氧酯乳液耐水性和耐腐蚀性不佳，且漆膜干性和硬度上升慢的缺点，但残留单体较多，气味和毒性较大。 

发明内容

本发明旨在克服上述制备水性环氧酯乳液过程中的一些缺点，提供一种乙烯基改性法合成水性丙烯酸改性环氧酯乳液的改进方法。本发明人发现： 

（1）某些（甲基）丙烯酸酯或乙烯基单体能够与某些不饱和脂肪酸在引发剂作用下进行自由基聚合，使（甲基）丙烯酸酯或乙烯基单体能够接枝到不饱和脂肪酸上，制备含有脂肪酸成分的丙烯酸预聚物。该制备工艺简单，转化率高，单体残留少，不会出现凝胶现象。然后将含有脂肪酸成分的丙烯酸预聚物与环氧酯进行接枝反应，制备水性丙烯酸改性环氧酯乳液，丙烯酸预聚物上的脂肪酸在丙烯酸预聚物与环氧酯树脂之间起“桥梁”作用，提高丙烯酸预聚物接枝到环氧酯树脂上的几率。整个合成工艺简单、安全，不易发生凝胶现象，合成过程和产品质量容易控制。这种合成方式区别于传统的后乙烯基改性法，可称作前乙烯基改性法。

（2）丙烯酸预聚物直接接枝到环氧酯树脂主链上，使脂肪酸酯上保留了大量的不饱和双键，使该水性丙烯酸改性环氧酯乳液的漆膜具有很好的自交联性，提高了漆膜的干性和耐水性。由于丙烯酸预聚物与环氧酯树脂是靠化学键接枝改性，使这两种树脂的相容性极大提高，使漆膜的光泽度明显提高。