CN109021183A - 一种水溶性高分子共缩聚树脂、树脂制备方法及其应用 - Google Patents

一种水溶性高分子共缩聚树脂、树脂制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种水溶性高分子共缩聚树脂,包括以下重量份的材料:丙烯酸3.3‑3.8份、甲基丙烯酸‑2‑羟基乙酯3.0‑3.5份、苯乙烯7‑9份、甲基丙烯酸甲酯9‑10份、丙烯酸丁酯7.0‑7.5份、甲基丙烯酸异冰片酯3‑5份、甲基丙烯酸正丁酯4‑5份、环氧树脂3‑5份、过氧化苯甲酰0.7‑0.9份、硫基乙醇0.2‑0.5份、N,N二甲基乙醇胺3.5‑4.5份、混合溶剂45‑50份、去离子水7‑12份。本发明提供的一种水溶性高分子共缩聚树脂,耐无水乙醇浸泡,耐沸水煮,附着力强,可以用于制备水性铝合金烘漆。

Description

一种水溶性高分子共缩聚树脂、树脂制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及化工涂料技术领域,具体涉及一种水溶性高分子共缩聚树脂、树脂制备方法及其应用。
背景技术
随着人们环保意识日益增强和各国环保法规的相应出台,水性涂料成为涂料发展的一个重要方向,它不仅可减少生产中的溶剂排放而且还可以环保简单地调节施工粘度。
水性铝合金烘漆以水为分散介质,彻底消除了有机溶剂对人体的危害,具有传统油性涂料不可比拟的优势,诸如健康环保、低碳节能、利用率高、安全性好等。水性铝合金烘漆泛指水性丙烯酸烘漆,它具有良好的水稀释性,并且气味小、色泽度高、丰满度好、保光保色性优异的优势。目前市场上推出的水性铝合金烘漆的硬度、附着力、耐汽油性等性能仍存有一定的改善余地。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题在于提供一种水溶性高分子共缩聚树脂,耐无水乙醇浸泡,耐沸水煮,附着力强,可以用于制备水性铝合金烘漆。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的:
一种水溶性高分子共缩聚树脂,包括以下重量份的材料:丙烯酸3.3-3.8份、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯3.0-3.5份、苯乙烯7-9份、甲基丙烯酸甲酯9-10份、丙烯酸丁酯7.0-7.5份、甲基丙烯酸异冰片酯3-5份、甲基丙烯酸正丁酯4-5份、环氧树脂3-5份、过氧化苯甲酰0.7-0.9份、硫基乙醇0.2-0.5份、N,N二甲基乙醇胺3.5-4.5份、混合溶剂45-50份、去离子水7-12份。
进一步地,所述混合溶剂为乙二醇单丁醚、正丁醇按2∶1的体积比混合而成。
这种水溶性高分子共缩聚树脂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备45-50份混合溶剂;加入3-5份环氧树脂并搅拌,升温至100-120℃使溶剂回流;
(2)将3.3-3.8份丙烯酸、3.0-3.5份甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、7-9份苯乙烯、9-10份甲基丙烯酸甲酯、7.0-7.5份丙烯酸丁酯、3-5份甲基丙烯酸异冰片酯、4-5份甲基丙烯酸正丁酯、0.7-0.9份过氧化苯甲酰、0.2-0.5份硫基乙醇混合均匀得到混合单体,取20%重量份的混合单体加入步骤(1)得到的混合物中保温,温度为100-120℃;
(3)然后滴加剩余的80%重量份的混合单体,滴加时间为3.5-4.0h;滴完完成后保温1-3h,其后追加引发剂液,继续保温1-3h;
(4)降温至55-65℃,在低速搅拌下用3.5-4.5份N,N二甲基乙醇胺中和,在高速搅拌下加入适量去离子水,即制得水稀释型树脂。
进一步地,所述步骤(1)中搅拌速度为60-100r/min。
进一步地,所述步骤(2)中保温时间为0.4-0.6h。
进一步地,所述步骤(3)中引发剂液为过氧化苯甲酰。
进一步地,所述步骤(4)中低速搅拌速度为60-100r/min。
进一步地,所述步骤(4)中高速搅拌速度为100~300r/min。
这种水溶性高分子共缩聚树脂可以应用于水性铝合金烘漆的生产中。
本发明的优点在于:
1、本发明提供的一种水溶性高分子共缩聚树脂及其制备方法,树脂的合成采用溶液聚合,即丙烯酸及其酯类单体在溶液状态下进行的自由基聚合反应,改性的环氧树脂在打底液中。其采用的油性引发剂引发、用水溶性醇醚及醇类作混合溶剂、混合单体以“饥饿”方式滴加,用分子量调节剂控制分子量。环氧树脂进入底料进行接枝,所得树脂为接枝物、丙烯酸酯共聚物和环氧树脂共存,环氧树脂的引入提高了涂膜对玻璃基材的附着力及耐水性,苯乙烯、甲基丙烯酸异冰片酯混合并用,提高了树脂的耐乙醇性,甲基丙烯酸-2-羟基乙酯的使用提高了树脂的羟值和交联密度,是树脂的耐磨性,附着力、耐候性得到明显改善。树脂经碱中和形成盐基实现其水分散性,在强力搅拌下加入去离子水,从而得到水溶性高分子共缩聚树脂。
2、通过本发明中的树脂制备得到的水性铝合金烘漆,涂膜耐无水乙醇浸泡,耐沸水煮,附着力强;此外,这种水性铝合金烘漆的分散介质主要是去离子水,只有极少量的有机溶剂,VOC极低,施工稀释剂即自来水,有利于环境保护和施工人员的健康,节约了资源,保护了环境。
具体实施方式
以下结合对本发明进行详细的描述。
实施例1
一种水溶性高分子共缩聚树脂,包括以下重量份的材料:
丙烯酸3.3份、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯3.0份、苯乙烯7份、甲基丙烯酸甲酯9份、丙烯酸丁酯7.0份、甲基丙烯酸异冰片酯3份、甲基丙烯酸正丁酯4份、环氧树脂3份、过氧化苯甲酰0.7份、硫基乙醇0.2份、N,N二甲基乙醇胺3.5份、混合溶剂45份、去离子水7份。
所述混合溶剂为乙二醇单丁醚、正丁醇按2∶1的体积比混合而成。
这种水溶性高分子共缩聚树脂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备45份混合溶剂;将45份混合溶剂加入带有回流冷凝器、机械搅拌器、恒压滴液漏斗和温度计的反应釜中,加入3份环氧树脂打底、开动搅拌,搅拌速度为60r/min,升温至100℃使溶剂回流;
(2)将3.3份丙烯酸、3.0份甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、7份苯乙烯、9份甲基丙烯酸甲酯、7.0份丙烯酸丁酯、3份甲基丙烯酸异冰片酯、4份甲基丙烯酸正丁酯、0.7份过氧化苯甲酰、0.2份硫基乙醇混合均匀得到混合单体,取20%重量份的混合单体加入步骤(1)得到的混合物中保温,保温时间为0.4h,温度为100℃;
(3)然后滴加剩余的80%重量份的混合单体,滴加时间为3.5h;滴完完成后保温1h,其后追加引发剂液过氧化苯甲酰,继续保温1h;
(4)降温至55℃,在低速搅拌下用3.5份N,N二甲基乙醇胺中和,低速搅拌速度为60r/min,在高速搅拌下加入适量去离子水,高速搅拌速度为100r/min,即制得水稀释型树脂。
实施例2
一种水溶性高分子共缩聚树脂,包括以下重量份的材料:
丙烯酸3.5份、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯3.2份、苯乙烯8份、甲基丙烯酸甲酯9份、丙烯酸丁酯7.2份、甲基丙烯酸异冰片酯4份、甲基丙烯酸正丁酯4.5份、环氧树脂4份、过氧化苯甲酰0.8份、硫基乙醇0.3份、N,N二甲基乙醇胺4份、混合溶剂47份、去离子水10份。
所述混合溶剂为乙二醇单丁醚、正丁醇按2∶1的体积比混合而成。
这种水溶性高分子共缩聚树脂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备47份混合溶剂;将47份混合溶剂加入带有回流冷凝器、机械搅拌器、恒压滴液漏斗和温度计的反应釜中,加入4份环氧树脂打底、开动搅拌,搅拌速度为80r/min,升温至110℃使溶剂回流;
(2)将3.5份丙烯酸、3.2份甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、8份苯乙烯、9份甲基丙烯酸甲酯、7.2份丙烯酸丁酯、4份甲基丙烯酸异冰片酯、4.5份甲基丙烯酸正丁酯、0.8份过氧化苯甲酰、0.3份硫基乙醇混合均匀得到混合单体,取20%重量份的混合单体加入步骤(1)得到的混合物中保温,保温时间为0.5h,温度为110℃;
(3)然后滴加剩余的80%重量份的混合单体,滴加时间为3.5h;滴完完成后保温2h,其后追加引发剂液过氧化苯甲酰,继续保温2h;
(4)降温至60℃,在低速搅拌下用4份N,N二甲基乙醇胺中和,低速搅拌速度为80r/min,在高速搅拌下加入适量去离子水,高速搅拌速度为200r/min,即制得水稀释型树脂。
实施例3
一种水溶性高分子共缩聚树脂,包括以下重量份的材料:
丙烯酸3.8份、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯3.5份、苯乙烯9份、甲基丙烯酸甲酯10份、丙烯酸丁酯7.5份、甲基丙烯酸异冰片酯5份、甲基丙烯酸正丁酯5份、环氧树脂5份、过氧化苯甲酰0.9份、硫基乙醇0.5份、N,N二甲基乙醇胺4.5份、混合溶剂50份、去离子水12份。
所述混合溶剂为乙二醇单丁醚、正丁醇按2∶1的体积比混合而成。
这种水溶性高分子共缩聚树脂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备50份混合溶剂;将50份混合溶剂加入带有回流冷凝器、机械搅拌器、恒压滴液漏斗和温度计的反应釜中,加入5份环氧树脂打底、开动搅拌,搅拌速度为100r/min,升温至120℃使溶剂回流;
(2)将3.8份丙烯酸、3.5份甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、9份苯乙烯、10份甲基丙烯酸甲酯、7.5份丙烯酸丁酯、5份甲基丙烯酸异冰片酯、5份甲基丙烯酸正丁酯、0.9份过氧化苯甲酰、0.5份硫基乙醇混合均匀得到混合单体,取20%重量份的混合单体加入步骤(1)得到的混合物中保温,保温时间为0.6h,温度为120℃;
(3)然后滴加剩余的80%重量份的混合单体,滴加时间为4.0h;滴完完成后保温3h,其后追加引发剂液过氧化苯甲酰,继续保温3h;
(4)降温至65℃,在低速搅拌下用4.5份N,N二甲基乙醇胺中和,低速搅拌速度为100r/min,在高速搅拌下加入适量去离子水,高速搅拌速度为300r/min,即制得水稀释型树脂。
上述实施例中制备得到的水溶性高分子共缩聚树脂可以应用于水性铝合金烘漆的生产中。
树脂的合成采用溶液聚合,即丙烯酸及其酯类单体在溶液状态下进行的自由基聚合反应,改性的环氧树脂在打底液中。其采用的油性引发剂引发、用水溶性醇醚及醇类作混合溶剂、混合单体以“饥饿”方式滴加,用分子量调节剂控制分子量。环氧树脂进入底料进行接枝,所得树脂为接枝物、丙烯酸酯共聚物和环氧树脂共存,环氧树脂的引入提高了涂膜对玻璃基材的附着力及耐水性,苯乙烯、甲基丙烯酸异冰片酯混合并用,提高了树脂的耐乙醇性,甲基丙烯酸-2-羟基乙酯的使用提高了树脂的羟值和交联密度,是树脂的耐磨性,附着力、耐候性得到明显改善。树脂经碱中和形成盐基实现其水分散性,在强力搅拌下加入去离子水,从而得到水溶性高分子共缩聚树脂。
将上述制备得到的树脂检测指标得到的数据如下表:
项目 指标 检测结果
外观 微黄半透明液体 符合
不挥发分(%) 45±1 45
黏度(mPa.s) 4000~10000 5000
PH值 7~9 8.3
水稀释性 无限稀释 符合
冻溶稳定性 不变质 符合
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已,并不用以限制本发明创造,凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水溶性高分子共缩聚树脂,其特征在于,包括以下重量份的材料:丙烯酸3.3-3.8份、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯3.0-3.5份、苯乙烯7-9份、甲基丙烯酸甲酯9-10份、丙烯酸丁酯7.0-7.5份、甲基丙烯酸异冰片酯3-5份、甲基丙烯酸正丁酯4-5份、环氧树脂3-5份、过氧化苯甲酰0.7-0.9份、硫基乙醇0.2-0.5份、N,N二甲基乙醇胺3.5-4.5份、混合溶剂45-50份、去离子水7-12份。
2.根据权利要求1所述的一种水溶性高分子共缩聚树脂,其特征在于,所述混合溶剂为乙二醇单丁醚、正丁醇按2∶1的体积比混合而成。
3.一种如权利要求1-2任一项所述的一种水溶性高分子共缩聚树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)制备45-50份混合溶剂;加入3-5份环氧树脂并搅拌,升温至100-120℃使溶剂回流;
(2)将3.3-3.8份丙烯酸、3.0-3.5份甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、7-9份苯乙烯、9-10份甲基丙烯酸甲酯、7.0-7.5份丙烯酸丁酯、3-5份甲基丙烯酸异冰片酯、4-5份甲基丙烯酸正丁酯、0.7-0.9份过氧化苯甲酰、0.2-0.5份硫基乙醇混合均匀得到混合单体,取20%重量份的混合单体加入步骤(1)得到的混合物中保温,温度为100-120℃;
(3)然后滴加剩余的80%重量份的混合单体,滴加时间为3.5-4.0h;滴完完成后保温1-3h,其后追加引发剂液,继续保温1-3h;
(4)降温至55-65℃,在低速搅拌下用3.5-4.5份N,N二甲基乙醇胺中和,在高速搅拌下加入适量去离子水,即制得水稀释型树脂。
4.根据权利要求3所述的一种水溶性高分子共缩聚树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中搅拌速度为60-100r/min。
5.根据权利要求3所述的一种水溶性高分子共缩聚树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中保温时间为0.4-0.6h。
6.根据权利要求3所述的一种水溶性高分子共缩聚树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中引发剂液为过氧化苯甲酰。
7.根据权利要求3所述的一种水溶性高分子共缩聚树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中低速搅拌速度为60-100r/min。
8.根据权利要求3所述的一种水溶性高分子共缩聚树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中高速搅拌速度为100~300r/min。
9.如权利要求1-8所述的一种水溶性高分子共缩聚树脂的应用。
10.根据权利要求9所述的一种水溶性高分子共缩聚树脂的应用,其特征在于,所述树脂在水性铝合金烘漆中的应用。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181218

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