專利名稱：醇酸丙烯酸雜化乳液及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高分子化學及聚合物技術。
背景技術：
傳統(tǒng)涂料油墨用聞聚物多為溶劑型，主要品種有醇酸樹脂、丙稀酸樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、氨基樹脂及其相互改性等。這些樹脂在后期涂料油墨方面應用及施工過程中會使用大量的有機溶劑。這些溶劑在施工及材料固化過程中要揮發(fā)到大氣中，對施工人員的健康有害，污染環(huán)境，并且造成能源浪費。隨著世界各國環(huán)保意識不斷增強，環(huán)保法規(guī)對涂料中揮發(fā)性有機化合物(VOC)含量的限制日益嚴格，涂料工業(yè)朝著低污染、節(jié)能型的方向發(fā)展。 在樹脂改性方面，通常采用不同種類樹脂在有機溶劑中冷拼改性的方法進行，高分子鏈間在溶劑作用下進行物理混合。當樹脂因分子量大小或官能團結構差異相容性差時，雖然在溶劑作用下能均勻分散，但在固化成型過程中隨著體系中溶劑量的減少，不同種類的樹脂間會顯現(xiàn)出相分離狀態(tài)導致材料性能變差。因此在涂料油墨用高聚物方面，水性化是減少有機揮發(fā)物(VOC)有效途徑之一，同時在樹脂改性方面通過分子設計運用乳液聚合方法合成新型醇酸丙烯酸雜化乳液用于涂料油墨粘結材料，在滿足節(jié)能降耗和環(huán)境保護要求的基礎上，有效解決了涂料油墨用樹脂水性化之后材料性能下降的問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種醇酸丙烯酸雜化乳液及其制備方法。本發(fā)明是醇酸丙烯酸雜化乳液及其制備方法，醇酸丙烯酸雜化乳液，基于醇酸丙烯酸雜化乳液的總質量，按質量百分數(shù)計，雜化乳液的組分為丙烯酸0. 79TO. 9%，甲基丙烯酸甲酯8. 1% 10. 7%，苯乙烯7. 6% 10. 0%，丙烯酸丁酯11. 8% 15. 6%，醇酸樹脂9. 0% 19. 0%,乳化劑C0-436 0. 9% 1. 2%,弓I發(fā)劑0. 18% 0. 24%, PH緩沖劑0. 1% 0. 2%,保護膠體0. 5% 0. 6%,蒸餾水60. 0%, PH調節(jié)劑APM-95適量，成膜助劑0. 9% 1. 2%;
基于醇酸樹脂的總質量，按質量百分數(shù)計，醇酸樹脂的組分為豆油酸55%飛5%，季戊四醇17% 19%，順丁烯二酸酐I. 07% 1. 24%，鄰苯二甲酸酐15. 54% 17. 92%，二甲苯7. 5%，苯甲酸 I. 55%"I. 79%o醇酸丙烯酸雜化乳液的制備方法，按以上所述組分進行配料，其步驟為
醇酸樹脂的制備步驟為
(1)在裝有攪拌裝置、油水分離器和溫度計的反應容器中按配方量依次加入豆油酸、季戊四醇、苯甲酸，通氮氣保護，開攪拌和冷凝水，Ih內升溫至180°C
(2)當溫度達到120°C時加入配方量35% 40%的二甲苯；
(3)溫度到180°C時開始保溫，保溫40min，溫度控制在180 200°C;加入苯酐和順酐配方量的1/2及剩余的二甲苯，IOmin后加入剩余的苯酐和順酐；升溫使溫度控制在210 220°C，保溫 Ih ；
(4)升溫使溫度控制在220 230°C，保溫Ih后開始測酸值；當酸值<17mgKoH/g時開始降溫，降溫至180°C，放出油水分離器中的水和二甲苯，開大氮氣量，將醇酸樹脂中的二甲苯蒸出；降溫至80°C，出料；
醇酸丙烯酸雜化乳液的制備步驟為
(5)將醇酸樹脂溶于丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯中待用；將總用量7/10的CO-436、5. 9%PVA水溶液、碳酸氫鈉溶于總用量60%的水中，加入混合單體以2000r/min高速攪拌30min預乳化；
(6)將剩余CO-436溶于總用量30%水中投入裝有攪拌裝置、球形冷凝管、溫度計的反應容器中，開攪拌200r/min和冷凝水，升溫至75°C，加入引發(fā)劑液-過硫酸銨和剩余總用量的10% 水；
(7)溫度達到78°C時，將預乳化液裝入恒壓滴液漏斗中，于冷凝管上端開始滴加，約3h滴完，保持溫度在78 80°C ;
(8)滴完后升溫至82°C，保溫Ih;升溫至85°C，保溫0. 5h ;降溫至60°C，加入成膜助劑和預先乳化好的催干劑，并調節(jié)PH=7 8 ;攪拌20min后出料。本發(fā)明通過分子設計合成高分子主鏈含有不飽和雙鍵的醇酸樹脂，再與丙烯酸單體進行核-殼乳液聚合，以醇酸樹脂為核，丙烯酸樹脂為殼，醇酸與丙烯酸樹脂分子鏈之間 通過化學鍵相連，提高了兩種樹脂相容性，同時在材料固化成型過程中避免了樹脂的相分離。醇酸丙烯酸雜化乳液固化成膜后既具有丙烯酸樹脂色澤好，耐光，耐候性好，保光、保色性好等優(yōu)點,又具有醇酸樹脂漆膜柔韌堅牢、耐摩擦、耐介質、耐老化性能優(yōu)良的特點，同時揮發(fā)性有機化合物(VOC)含量低于I. 5%。
具體實施例方式本發(fā)明是醇酸丙烯酸雜化乳液及其制備方法，醇酸丙烯酸雜化乳液，基于醇酸丙烯酸雜化乳液的總質量，按質量百分數(shù)計，雜化乳液的組分為丙烯酸0. 79TO. 9%，甲基丙烯酸甲酯8. 1% 10. 7%，苯乙烯7. 6% 10. 0%，丙烯酸丁酯11. 8% 15. 6%，醇酸樹脂9. 0% 19. 0%,乳化劑C0-436 0. 9% 1. 2%,弓I發(fā)劑0. 18% 0. 24%, PH緩沖劑0. 1% 0. 2%,保護膠體0. 5% 0. 6%,蒸餾水60. 0%, PH調節(jié)劑APM-95適量，成膜助劑0. 9% 1. 2%;
基于醇酸樹脂的總質量，按質量百分數(shù)計，醇酸樹脂的組分為豆油酸55%飛5%，季戊四醇17% 19%，順丁烯二酸酐I. 07% 1. 24%，鄰苯二甲酸酐15. 54% 17. 92%，二甲苯7. 5%，苯甲酸 I. 55% 1. 79%o醇酸丙烯酸雜化乳液的制備方法，按以上所述組分進行配料，其步驟為
醇酸樹脂的制備步驟為
(1)在裝有攪拌裝置、油水分離器和溫度計的反應容器中按配方量依次加入豆油酸、季戊四醇、苯甲酸，通氮氣保護，開攪拌和冷凝水，Ih內升溫至180°C
(2)當溫度達到120°C時加入配方量35% 40%的二甲苯；
(3)溫度到180°C時開始保溫，保溫40min，溫度控制在180 200°C;加入苯酐和順酐配方量的1/2及剩余的二甲苯，IOmin后加入剩余的苯酐和順酐；升溫使溫度控制在210 220°C，保溫 Ih ；(4)升溫使溫度控制在220 230°C，保溫Ih后開始測酸值；當酸值<17mgKoH/g時開始降溫，降溫至180°C，放出油水分離器中的水和二甲苯，開大氮氣量，將醇酸樹脂中的二甲苯蒸出；降溫至80°C，出料；
醇酸丙烯酸雜化乳液的制備步驟為
(5)將醇酸樹脂溶于丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯中待用；將總用量7/10的CO-436、5. 9%PVA水溶液、碳酸氫鈉溶于總用量60%的水中，加入混合單體以2000r/min高速攪拌30min預乳化；
(6)將剩余CO-436溶于總用量30%水中投入裝有攪拌裝置、球形冷凝管、溫度計的反應容器中，開攪拌200r/min和冷凝水，升溫至75°C，加入引發(fā)劑液-過硫酸銨和剩余總用量的10% 水；
(7)溫度達到78°C時，將預乳化液裝入恒壓滴液漏斗中，于冷凝管上端開始滴加，約3h 滴完，保持溫度在78 80°C ;
(8)滴完后升溫至82°C，保溫Ih;升溫至85°C，保溫0. 5h ;降溫至60°C，加入成膜助劑和預先乳化好的催干劑，并調節(jié)PH=7 8 ;攪拌20min后出料。本發(fā)明由以下技術方案完成，首先合成了主鏈含不飽和雙鍵的醇酸樹脂，然后通過自由基乳液聚合方法合成了醇酸丙烯酸雜化乳液。主鏈含不飽和雙鍵的醇酸樹脂合成工藝路線如下
CH2OHCH2OOCR
II
HOHj-C-C--CHjOH 2 R—CQQH -HOH2C-C-CHI^OH -L 2 H1O
CH2OHCH2OOCR
—I0
9H;0HHC........C,.
HCOOK；-C —G-CHjOOCH7R i H | | 'p < y IJ- if 》-..COOH .
CHjOH. .CHC—C
0O
r0 I j-q o I
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i CH,00CR // \ : ICHvOOCR HC = GH
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LJ SIJ
基于制備醇酸樹脂各組分的總質量，按質量百分數(shù)計，制備醇酸樹脂各組分的組成
為
豆油酸55% 65%，季戊四醇17% 19%，順丁烯二酸酐I. 07% 1. 24%,鄰苯二甲酸酐
15.54% 17. 92%，二甲苯 7. 5%，苯甲酸 I. 55% 1. 79%
醇酸丙烯酸雜化乳液按自由基乳液聚合方式進行，以合成的主鏈含有不飽和雙鍵醇酸樹脂為核，丙烯酸單體共聚物為殼，醇酸樹脂與丙烯酸樹脂分子鏈之間通過化學鍵相連，合成工藝路線如下
權利要求
1.醇酸丙烯酸雜化乳液，基于醇酸丙烯酸雜化乳液的總質量，按質量百分數(shù)計，雜化乳液的組分為丙烯酸0. 7% 0. 9%，甲基丙烯酸甲酯8. 1% 10. 7%，苯乙烯7. 6% 10. 0%，丙烯酸丁酯11. 8% 15. 6%,醇酸樹脂9. 0% 19. 0%,乳化劑CO-436 0. 9% 1. 2%,引發(fā)劑0.18% 0. 24%, PH緩沖劑0. 1% 0. 2%,保護膠體0. 5% 0. 6%,蒸餾水60. 0%, PH調節(jié)劑APM-95適量，成膜助劑0. 99Tl.2%; 基于醇酸樹脂的總質量，按質量百分數(shù)計，醇酸樹脂的組分為豆油酸55%飛5%，季戊四醇17% 19%，順丁烯二酸酐I. 07% 1. 24%，鄰苯二甲酸酐15. 54% 17. 92%，二甲苯7. 5%，苯甲酸 I. 55% 1. 79%o
2.根據(jù)權利要求I所述的醇酸丙烯酸雜化乳液，其特征在于引發(fā)劑為過硫酸銨，PH緩沖劑為碳酸氫鈉，保護膠體為5. 9%PVA水溶液，成膜助劑為十二醇酯。
3.根據(jù)權利要求I所述的醇酸丙烯酸雜化乳液，其特征在于PH調節(jié)劑APM-95為95%的2-氨基-2-甲基-I-丙醇水溶液，乳化劑CO-436為壬基酚聚氧乙烯醚硫酸銨鹽的60% 64%水溶液。
4.醇酸丙烯酸雜化乳液的制備方法，按權利要求I所述組分進行配料，其步驟為 醇酸樹脂的制備步驟為 (1)在裝有攪拌裝置、油水分離器和溫度計的反應容器中按配方量依次加 入豆油酸、季戊四醇、苯甲酸，通氮氣保護，開攪拌和冷凝水，Ih內升溫至180°C (2)當溫度達到120°C時加入配方量35% 40%的二甲苯； (3)溫度到180°C時開始保溫，保溫40min，溫度控制在180 200°C;加入苯酐和順酐配方量的1/2及剩余的二甲苯，IOmin后加入剩余的苯酐和順酐；升溫使溫度控制在210 220°C，保溫 Ih ； (4)升溫使溫度控制在220 230°C，保溫Ih后開始測酸值；當酸值<17mgKoH/g時開始降溫，降溫至180°C，放出油水分離器中的水和二甲苯，開大氮氣量，將醇酸樹脂中的二甲苯蒸出；降溫至80°C，出料； 醇酸丙烯酸雜化乳液的制備步驟為 (5)將醇酸樹脂溶于丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯中待用；將總用量7/10的CO-436、5. 9%PVA水溶液、碳酸氫鈉溶于總用量60%的水中，加入混合單體以2000r/min高速攪拌30min預乳化； (6)將剩余CO-436溶于總用量30%水中投入裝有攪拌裝置、球形冷凝管、溫度計的反應容器中，開攪拌200r/min和冷凝水，升溫至75°C，加入引發(fā)劑液-過硫酸銨和剩余總用量的10% 水； (7)溫度達到78°C時，將預乳化液裝入恒壓滴液漏斗中，于冷凝管上端開始滴加，約3h滴完，保持溫度在78 80°C ; (8)滴完后升溫至82°C，保溫Ih;升溫至85°C，保溫0. 5h ;降溫至60°C，加入成膜助劑和預先乳化好的催干劑，并調節(jié)PH=7 8 ;攪拌20min后出料。
全文摘要
醇酸丙烯酸雜化乳液及其制備方法，通過分子設計合成高分子主鏈含有不飽和雙鍵的醇酸樹脂，再與丙烯酸單體進行核-殼乳液聚合，以醇酸樹脂為核，丙烯酸樹脂為殼，醇酸與丙烯酸樹脂分子鏈之間通過化學鍵相連，提高了兩種樹脂相容性，同時在材料固化成型過程中避免了樹脂的相分離。雜化乳液配方為丙烯酸0.7%~0.9%，甲基丙烯酸甲酯8.1%~10.7%，苯乙烯7.6%~10.0%，丙烯酸丁酯11.8%~ 15.6%，醇酸樹脂9.0%~19.0%，乳化劑CO-436 0.9%~1.2%，引發(fā)劑0.18%~0.24%，PH緩沖劑0.1%~0.2%，保護膠體0.5%~0.6%，蒸餾水60.0%，PH調節(jié)劑APM-95適量，成膜助劑0.9%~1.2%。
文檔編號C09D151/08GK102746465SQ20121017072
公開日2012年10月24日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權日2012年5月29日
發(fā)明者付燕, 周應萍, 崔卓, 崔錦峰, 李軍, 李華明, 楊保平, 盛永寧, 羅志河, 郭軍紅, 魏小赟 申請人:蘭州理工大學, 西北永新化工股份有限公司