[发明专利]一种水性环氧改性丙烯酸酯乳液及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种水性环氧改性丙烯酸酯乳液及其制备方法与应用。

背景技术

环氧树脂在金属表面有极好的附着力、优异的耐化学品性、热稳定性，因而在防腐涂料领域有广泛的应用。但环氧树脂涂料存在户外耐候性差，涂膜脆性大等问题，而丙烯酸酯类涂料正好可以解决这些问题。所以对于水性环氧改性丙烯酸酯乳液的研究逐渐成为人们关注的热点。

目前水性环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方法先采用丙烯酸酯类单体把环氧树脂溶解并乳化，再进行乳液聚合，此种方法已有许多研究报道，但是丙烯酸酯类单体与环氧树脂之间缺乏有效的交联。

发明内容

为克服现有技术中(甲基)丙烯酸及其酯类单体与环氧树脂之间缺乏有效的交联的缺陷，本发明提供一种水性环氧改性丙烯酸酯乳液及其制备方法与应用，用所得的水性环氧改性丙烯酸酯乳液制备的涂料不仅防腐性能好，而且不含挥发性有机化合物，安全环保。

为实现以上目的，本发明提供一种水性环氧改性丙烯酸酯乳液，所述乳液由聚丙烯酸酯的壳层和环氧树脂的核层组成，所述环氧树脂与所述聚丙烯酸酯的质量比为1:1～1:19，所述乳液的含固量为40～50％。

一种水性环氧改性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下工艺步骤：

⑴在单体釜中加入(甲基)丙烯酸及其酯类单体，搅拌下加入液体环氧树脂，溶解后，得到混合单体，其中所述液体环氧树脂与(甲基)丙烯酸及其酯类的单体的质量比为1:1～1:19；

⑵在乳化釜中加入去离子水与第一步复合乳化剂，搅拌均匀后得到乳化剂溶液；

⑶在搅拌下，将单体釜中的所述混合单体加入至所述乳化釜中，高速分散30min得到预乳化液；

⑷在反应釜中加入去离子水、第二步复合乳化剂、引发剂和部分预乳化液，在75～80℃下，反应10～30min，然后在1～3h内滴加剩余的预乳化液，滴加完毕后，保温1～3h，冷却、过滤得到所述的水性环氧改性丙烯酸酯乳液，所述部分预乳化液占所述预乳化液的质量百分数的3～10％。

具体地，所述液体环氧树脂与(甲基)丙烯酸单体的质量比为1:2.5～1:4。

具体地，所述的液体环氧树脂为环氧树脂E44、环氧树脂E51、环氧树脂E55的一种或两种以上的混合环氧树脂。

具体地，所述的第一步复合乳化剂和第二步复合乳化剂均由阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂组成，所述第一步复合乳化剂中非离子型乳化剂与阴离子型乳化剂的质量比为4:1～1:2，所述第二步复合乳化剂中非离子型乳化剂与阴离子型乳化剂的质量比为1:1～1:10所述阴离子型乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、乙氧基化烷基硫酸铵盐、烷基酚乙氧化物硫酸铵盐、十三烷基醇聚醚硫酸钠、脂肪磷酸酯铵盐、琥珀酸壬基酚酯磺酸钠、琥珀酸二辛基酯磺酸钠、磺基琥珀酸烷基醇醚酯钠盐、乙烯基磺酸盐或1-丙烯氧基2-羟基丙烷磺酸钠；所述非离子型乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、仲烷基醇醚、环氧乙烷环氧丙烷嵌段的聚醚或十三烷基醇乙氧化物。

具体地，所述第一步复合乳化剂加上第二步复合乳化剂组成复合乳化剂总质量，所述复合乳化剂总质量与所述水性环氧改性丙烯酸酯乳液中的固体质量比为1:100～5:100。

具体地，所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、叔丁基过氧化氢的一种或两种以上的混合物。

具体地，所述(甲基)丙烯酸及其酯类单体为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯类单体、丙烯酸、丙烯酸酯类单体、苯乙烯、含环氧基团的丙烯酸酯单体、丙烯腈的一种或两种以上的混合物，所述含环氧基团的丙烯酸酯单体为丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。

具体地，所制备的水性环氧改性丙烯酸酯乳液需要与改性胺类的水性环氧固化剂配合使用，水性环氧改性丙烯酸酯乳液中的环氧当量与改性胺类的水性环氧固化剂中活泼氢当量的比为1:0.5～1:1.2。

具体地，所述水性环氧改性丙烯酸酯乳液中的环氧当量与改性胺类的水性环氧固化剂中活泼氢当量的比为1:0.7～1:0.9。