[发明专利]一种含硅的水性丙烯酸改性环氧酯乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种含硅的水性丙烯酸改性环氧酯乳液。

背景技术

国内工业涂料仍以溶剂型涂料为主，该类涂料的最大缺点是污染环境、易燃、对人体有害。我国水性涂料与发达国家的尚存在差距，高性能水性树脂还依赖进口。目前我国涂料VOC限制含量越来越低，因此水性化大势所趋，而乳液型树脂因其更低VOC含量的特点，是符合环保要求的新产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种含硅的水性丙烯酸改性环氧酯乳液,以解决现有水性化产品存在硬度较低，耐介质性能差，表面抗污能力差，储存不稳定的问题。

本发明的另一个目的是提供一种水性含硅的丙烯酸环氧酯乳液的制备方法。

本发明技术方案如下：一种含硅的水性丙烯酸改性环氧酯乳液，由下列质量份的原料制备而成：亚麻油酸8-10份，E42环氧树脂1-5份，甲基丙烯酸0.5-3份，二甲苯1-1.5份，氧化锌0.01-0.1份，对苯二酚0.01-0.1份，苯乙烯5-10份，甲基丙烯酸甲酯5-10份，丙烯酸丁酯15-20份，丙烯酸0.3-0.5份，甲基丙烯酸异冰片酯0.5-0.8份，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.2-0.5份，乙烯基三乙氧基硅烷0.2-0.5份，乳化剂1-2份，去离子水45-50份，过硫酸铵0.5-1份，碳酸氢钠0.3-0.5份。

进一步的，所述乙烯基三乙氧基硅烷为德国瓦克的GF56或道康宁的Z6518。

进一步的，所述乙烯基三乙氧基硅烷为道康宁的Z6518。

进一步的，所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为美国迈图的Silquest A-174或日本信越的KBM-503。

进一步的，所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为日本信越的KBM-503。

进一步的，所述乳化剂为YX-011乳化剂或美国陶氏的OP-10。

进一步的，所述乳化剂为YX-011乳化剂。

上述含硅的水性丙烯酸改性环氧酯乳液的制备方法，包括以下步骤：

步骤A、制备环氧酯基础树脂：将E42环氧树脂、亚麻油酸，甲基丙烯酸、氧化锌、二甲苯装入烧瓶中加热，升温至180℃反应至酸价小于10mgKOH/g，即停止加热，抽除回流二甲苯后加入对苯二酚搅拌均匀即可；

步骤B、制备功能单体树脂混合液：将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和环氧酯基础树脂混合并搅拌均匀；

步骤C、制备预乳液：第一次将总量90%的 YX-011乳化剂溶解在去离子水中搅拌均匀，在高速分散时缓慢加入上述步骤B得到的功能单体树脂混合液制成预乳液待用；

步骤D、制备过硫酸铵水溶液：用去离子水溶解过硫酸铵和碳酸氢钠，搅拌均匀配制成过硫酸铵水溶液；

步骤E、制备含硅的水性丙烯酸改性环氧酯乳液：将剩余10%的YX-011乳化剂溶解在去离子水中，并和预乳液一同装入烧瓶中，升温反应后降温过滤即可。

进一步的，所述去离子水分三次加入，步骤C、步骤D、步骤E中分别加三分之一。

进一步的，所述步骤E中过硫酸铵水溶液分四处加入，预乳液分两次加入，具体过程为，第一次加20%的预乳液装入烧瓶中，升温至80℃后第一次加入三分之一的过硫酸铵水溶液保持1-2h后，用3.5h-4h缓慢滴加剩余的80%预乳液及三分之一的过硫酸铵水溶液，滴加完毕后保持1-1.5h，第三次加六分之一的过硫酸铵水溶液，继续保持1h，之后第四次加剩余六分之一的过硫酸铵水溶液保持1-1.5h，降温过滤即可。

本发明机理如下：如果直接使用亚麻油酸，E42环氧树脂制备的环氧酯树脂进行乳化聚合，会造成乳化不易进行，接枝率比较低，进而使得最终乳液产品储存不稳定的问题，而使用甲基丙烯酸和对苯二酚进行改性，可以提高其储存稳定性；制备的乳液储存一年不会分层，乳液粒径分布非常窄，而且粒径也比较小。第二步用苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸和甲基丙烯酸异冰片酯进行乳液聚合，软硬单体按照适当的比例搭配，不但空间位阻小，也可以保证合格的玻璃化温度，使其不易开裂，也易于干燥。甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷的加入，不但提高了乳液的表面接触角，而且使其硬度明显提高，也解决了直接使用时无法接枝的问题。用碳酸氢钠调节过硫酸铵溶液的pH值，可以使其作用完全发挥，降低了反应活化能。