CN111978473A - 一种改性羟基丙烯酸树脂的合成方法 - Google Patents

一种改性羟基丙烯酸树脂的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,它包括以下步骤:将聚氨酯改性氯化聚丙烯和均三甲苯混合后,在氮气气氛下加压并加热混合溶解,然后在加压和升温条件下缓慢加入引发剂二叔丁基过氧化物、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、氘代油酸缩水甘油酯、丙烯酸和均三甲苯,加完后保温反应,得到改性羟基丙烯酸树脂混合溶液。该方法通过采用改性氯化聚丙烯与羟基丙烯酸树脂,在分子链上引入多种基团,以提高其内聚力、黏结强度和极性,得到的树脂对基材,特别是PP基材具有高附着力,且耐水性优异,可制备直接涂覆的PP涂料。

Description

一种改性羟基丙烯酸树脂的合成方法
技术领域
本发明属于丙烯酸聚合物领域,具体涉及一种改性羟基丙烯酸树脂的合成方法。
背景技术
氯化聚丙烯(CPP)是聚丙烯(PP)的一种重要化学改性产品,它为白色或微黄色固体,无味无毒,氯含量可以高达67%,熔点根据氯含量的不同而不同,在100-120℃之间,分解温度为180-190℃。能溶于除脂肪酸和醇以外的其他溶剂,且与大多数的树脂有较好的相容性。
随着聚丙烯用途逐步向专业化、多样化的方向发展,对CPP的性能提出了更高的要求。由于CPP分子极性少,在极性溶剂中溶解度小,使得其对极性材料的附着力弱,和涂料树脂的相容性不好,用作底漆时与面漆之间的附着力低,耐汽油性和耐水性不足,难以复配。
在丙烯酸树脂的合成过程中需要用到引发剂,目前引发剂的用量通常在1.5-4%左右。引发剂不仅影响聚合物的分子量和分子量分布,还对丙烯酸树脂的性能产生影响。例如未反应的引发剂在高温下会氧化树脂使之颜色变深,影响树脂的质量。引发剂较多不仅会提高成本,还会使反应过快,使反应不易控制,增加生产上的不安全因素,并拉长了反应时间。它还会导致分解产物增多,影响产品的耐久性并容易产生气味。
为了提高CPP聚合物的附着力以及进一步开发丙烯酸树脂的应用范围,需要从化学结构改造、反应条件等方面改进其分子链的结构、改善制备方法,使该类聚合物能有更广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的是在现有技术的基础上,提供一种改性羟基丙烯酸树脂的合成方法。该方法得到的树脂对基材,特别是PP基材具有高附着力,而且它还具有光泽度好、耐水性优异、与其他树脂相容性佳等优点。
一种改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,它包括以下步骤:将聚氨酯改性氯化聚丙烯和均三甲苯混合后,在氮气气氛下加压并加热混合溶解,然后在加压和升温条件下缓慢加入引发剂二叔丁基过氧化物、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、氘代油酸缩水甘油酯、丙烯酸和均三甲苯,加完后保温反应,得到改性羟基丙烯酸树脂混合溶液。
本发明的反应是在加压下进行的,我们通过加压、提高反应温度、调整原料等多种控制手段,实现了在低引发剂用量的情况下获得高性能的改性羟基丙烯酸树脂。
在一种技术方案中,充入氮气至绝对压力0.11-0.3MPa,更优选的,充入氮气至绝对压力0.15-0.2MPa。
在一种技术方案中,保温反应温度为160-165℃。
本方法可以提高反应速度,其保温反应一般可在0.5h内完成
在树脂及其合成方法中,聚氨酯改性氯化聚丙烯的质量份用量为12-18份,优选13-16份。本发明可以采用现有技术中的各种商业化的聚氨酯改性氯化聚丙烯。
甲基丙烯酸甲酯的质量份用量为20-40份,优选25-35份。
苯乙烯的质量份用量为15-35份,优选20-35份。
甲基丙烯酸丁酯的质量份用量为10-20份,优选10-15份。
氘代油酸缩水甘油酯的质量份用量为2-5份,优选3-5份。
丙烯酸的质量份用量为4-8份,优选4-7份。
引发剂二叔丁基过氧化物的质量份用量为0.5-1.0份,优选0.5-0.8份。
溶剂均三甲苯的用量可以根据需要进行调整,在一种方案中,均三甲苯的总用量为20-50份。
本发明还提供了一种改性羟基丙烯酸树脂,它由聚氨酯改性氯化聚丙烯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、氘代油酸缩水甘油酯、丙烯酸、引发剂二叔丁基过氧化物和溶剂均三甲苯在绝对压力0.11-0.3MPa、温度160-165℃下反应制成。其中各原料的用量和具体的反应条件如上所述。
本发明的反应是在加压下进行的,我们通过加压、提高反应温度、调整原料等多种控制手段,实现了在低引发剂用量的情况下获得高性能的改性羟基丙烯酸树脂。
该方法通过采用改性氯化聚丙烯与羟基丙烯酸树脂,在分子链上引入多种基团,以提高其内聚力、黏结强度和极性,得到的树脂对基材,特别是PP基材具有高附着力,且光泽度好、耐水性优异、与其他树脂相容性佳,可制备直接涂覆的PP涂料。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的内容做进一步说明,但本发明的保护范围并不局限于以下各实施例。
实施例1
一种改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,它包括以下步骤:将15kg聚氨酯改性氯化聚丙烯和20kg均三甲苯混合后,在氮气气氛下加压至绝对压力0.2MPa并加热回流下混合溶解,然后继续在加压和162-165℃下缓慢加入0.6kg引发剂二叔丁基过氧化物、25kg甲基丙烯酸甲酯、30kg苯乙烯、14kg甲基丙烯酸丁酯、3kg氘代油酸缩水甘油酯、5kg丙烯酸和25kg均三甲苯,加完后保温反应20min,得到改性羟基丙烯酸树脂混合溶液,编号1。
实施例2
一种改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,它包括以下步骤:将13kg聚氨酯改性氯化聚丙烯和20kg均三甲苯混合后,在氮气气氛下加压至绝对压力0.2MPa并加热回流下混合溶解,然后继续在加压和162-165℃下缓慢加入0.6kg引发剂二叔丁基过氧化物、33kg甲基丙烯酸甲酯、26kg苯乙烯、12kg甲基丙烯酸丁酯、4kg氘代油酸缩水甘油酯、5kg丙烯酸和25kg均三甲苯,加完后保温反应20min,得到改性羟基丙烯酸树脂混合溶液,编号2。
实施例3
一种改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,它包括以下步骤:将16kg聚氨酯改性氯化聚丙烯和28kg均三甲苯混合后,在氮气气氛下加压至绝对压力0.2MPa并加热回流下混合溶解,然后继续在加压和162-165℃下缓慢加入0.5kg引发剂二叔丁基过氧化物、31kg甲基丙烯酸甲酯、30kg苯乙烯、13kg甲基丙烯酸丁酯、3kg氘代油酸缩水甘油酯、6kg丙烯酸和25kg均三甲苯,加完后保温反应20min,得到改性羟基丙烯酸树脂混合溶液,编号3。
实施例4
一种改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,它包括以下步骤:将14kg聚氨酯改性氯化聚丙烯和20kg均三甲苯混合后,在氮气气氛下加压至绝对压力0.2MPa并加热回流下混合溶解,然后继续在加压和162-165℃下缓慢加入0.5kg引发剂二叔丁基过氧化物、35kg甲基丙烯酸甲酯、33kg苯乙烯、15kg甲基丙烯酸丁酯、4kg氘代油酸缩水甘油酯、4kg丙烯酸和25kg均三甲苯,加完后保温反应20min,得到改性羟基丙烯酸树脂混合溶液,编号4。
对比例1
一种改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,它包括以下步骤:将15kg氯化聚丙烯和20kg均三甲苯混合后,在氮气气氛下加压至绝对压力0.2MPa并加热回流下混合溶解,然后继续在加压和162-165℃下缓慢加入0.6kg引发剂二叔丁基过氧化物、25kg甲基丙烯酸甲酯、30kg苯乙烯、14kg甲基丙烯酸丁酯、3kg氘代油酸缩水甘油酯、5kg丙烯酸和25kg均三甲苯,加完后保温反应20min,得到改性羟基丙烯酸树脂混合溶液,编号5。
对比例2
一种改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,它包括以下步骤:将15kg氯化聚丙烯和20kg均三甲苯混合后,在氮气气氛下加热回流下混合溶解,然后继续在162-165℃下缓慢加入0.6kg引发剂二叔丁基过氧化物、25kg甲基丙烯酸甲酯、30kg苯乙烯、14kg甲基丙烯酸丁酯、5kg丙烯酸和25kg均三甲苯,加完后保温反应120min,得到改性羟基丙烯酸树脂混合溶液,编号6。
实施例5
将各编号的羟基丙烯酸树脂溶液直接涂覆在PP板上,测试其附着力及其涂膜光泽度。从下表可以看出,本方法得到的树脂在PP板上的附着力可以达到0级,而使用未改性的氯化聚丙烯的对比例1以及未采用加压和氘代油酸缩水甘油酯的对比例2,其随着力的光泽度都较本申请的差。
表1
编号 1 2 3 4 5 6
光泽度/% 93.1 93.6 91.5 92.8 88.7 85.1
附着力/% 0 0 0 0 1 2
耐水性 8小时 8小时 8小时 8小时 4小时 3小时
注:涂膜光泽度测试:将溶液涂覆在聚丙烯板材上制膜,烘干后用ZGM1022光泽度仪(反射角60度)进行涂膜光泽度测定。
耐水性测试:将10批涂膜PP板于沸水中浸泡,观察膜出现异常变化的时间,记录并统计出现异常的平均时间。
从表1可见,采用未改性的氯化聚丙烯或者采用现有的羟基丙烯酸树脂的制备方法,所得到的树脂在光泽度、附着力和耐水性方面仍久存在不足。而本申请得到的树脂溶液在这三个方面都具有更好的效果。
实施例6
将各编号的羟基丙烯酸树脂溶液与丙烯酸树脂按1:2的比例复配,混合后观察他们是否出现分层现象,测试其相容性。其中编号7直接采用氯化聚丙烯溶液。
表2
编号 1 2 3 4 5 6 7
相容性 0 0 0 0 1 1 1
注:0表示不分层,1表示有分层。
从表2可见,氯化聚丙烯、氯化聚丙烯改性树脂或者采用现有的羟基丙烯酸树脂的制备方法所得到的树脂,在33.3%含量时依然与丙烯酸树脂的相容性不佳。而本申请的树脂可以克服这一缺陷。

Claims (9)

1.一种改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,其特征在于它包括以下步骤:将聚氨酯改性氯化聚丙烯和均三甲苯混合后,在氮气气氛下加压并加热混合溶解,然后在加压和升温条件下缓慢加入引发剂二叔丁基过氧化物、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、氘代油酸缩水甘油酯、丙烯酸和均三甲苯,加完后保温反应,得到改性羟基丙烯酸树脂混合溶液。
2.根据权利要求1所述的改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,其特征在于充入氮气至绝对压力0.11-0.3MPa。
3.根据权利要求1所述的改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,其特征在于充入氮气至绝对压力0.15-0.2MPa。
4.根据权利要求1所述的改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,其特征在于保温反应温度为160-165℃。
5.根据权利要求1所述的改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,其特征在于聚氨酯改性氯化聚丙烯的质量份用量为12-18份,甲基丙烯酸甲酯的质量份用量为20-40份,苯乙烯的质量份用量为15-35份,甲基丙烯酸丁酯的质量份用量为10-20份。
6.根据权利要求1所述的改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,其特征在于氘代油酸缩水甘油酯的质量份用量为2-5份,丙烯酸的质量份用量为4-8份。
7.根据权利要求1所述的改性羟基丙烯酸树脂的合成方法,其特征在于引发剂二叔丁基过氧化物的质量份用量为0.5-1.0份。
8.一种改性羟基丙烯酸树脂,其特征在于它由聚氨酯改性氯化聚丙烯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、氘代油酸缩水甘油酯、丙烯酸、引发剂二叔丁基过氧化物和溶剂均三甲苯在绝对压力0.11-0.3MPa、温度160-165℃下反应制成。
9.根据权利要求8所述的改性羟基丙烯酸树脂,其特征在于聚氨酯改性氯化聚丙烯的质量份用量为12-18份,甲基丙烯酸甲酯的质量份用量为20-40份,苯乙烯的质量份用量为15-35份、甲基丙烯酸丁酯的质量份用量为10-20份,氘代油酸缩水甘油酯的质量份用量为2-5份,丙烯酸的质量份用量为4-8份,引发剂二叔丁基过氧化物的质量份用量为0.5-1.0份。
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