[发明专利]水性聚酰胺树脂乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚酰胺树脂领域，具体涉及一种水性聚酰胺树脂乳液的制备方法。

背景技术

聚酰胺树脂按溶解性可分为溶剂型聚酰胺和非溶剂型聚酰胺，目前使用的聚酰胺树脂均为溶剂型聚酰胺，有机挥发物(VOC)较多，溶液气味大，污染环境，危害工人健康。降低挥发性有机化合物(VOC)及空气有害污染物(HAP)已成为新兴材料的研究方向。水性聚酰胺乳液具有不燃、无毒、无污染等环保优点，特别是近年来，有机溶剂价格的高涨和环保部门对有机溶剂使用和废物排放的严格限制，使水性聚酰胺取代有机溶剂型聚酰胺成为当今该领域发展的重要方向。

发明内容

为了解决现在的聚酰胺树脂溶液高VOC的缺点，本发明提供了一种水性聚酰胺树脂乳液的制备方法，原料价格低廉、低VOC、制备工艺简单。

本发明的技术方案为：一种水性聚酰胺树脂乳液的制备方法，由以下步骤制得：

第一步：端羧基聚酰胺的合成

第二步：环氧丙烯酸单酯的合成

第三步：末端双键聚酰胺的合成

第四步：水性聚酰胺树脂乳液的合成

第二步和第三步中所用的催化剂为叔胺或季铵盐催化剂，所述的高酸值聚酰胺的酸值为50～100mg/g。

第一步中所用的二聚酸是油酸二聚酸、桐油二聚酸、松香与油酸合成的二聚酸的任意一种或任意几种的混合物。

第二步中所用的环氧化合物是环氧值为0.42～0.51的双酚A二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚中的任意一种或任意几种的混合物。

第二步、第三步中所用的叔胺或季铵盐催化剂为三乙胺、二甲基苯胺、四乙基氯化铵中的任意一种。

第二步中所用丙烯酸类单体是丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种。

第四步中所用的不饱和单体或不饱和单体酸为丙烯酸、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的一种或任意几种的混合物。

第四步中所用的自由基引发剂是偶氮二异丁基脒盐酸盐、过氧化苯甲酰、过硫酸钾的一种。

第一步中的反应温度为190～240℃，第二步和第三步中的反应温度为90～140℃，第四步中的反应温度为60～100℃。

第二步、第三步和第四步的反应是在惰性有机溶剂中进行，所述的惰性有机溶剂为四氢呋喃、甲苯、二甲苯、DMF中的任意一种或任意几种的混合物。

第一步中是按摩尔比二聚酸∶乙二胺为1～1.4∶1的比例投料，第二步中环氧化合物与丙烯酸类单体按等摩尔比投料，第三步中端羧基聚酰胺树脂与环氧丙烯酸单酯按摩尔比为1∶2的比例投料，第四步中按每10g末端双键聚酰胺树脂与5g～40g不饱和单体或不饱和单体酸反应的比例投料。

有益效果：

①应用本发明的方法制得的水性聚酰胺树脂乳液，其分子结构中具有强亲水性的羧基或磺酸基，又含有疏水性的脂肪烃基，可以解决亲水性和耐水性之间的矛盾。

②本发明的制备方法工艺简单，反应条件温和，节约了能源，减少了对石油资源的消耗。

③制备过程中无小分子物质排放，工艺路线具有环境友好性。

附图说明

图1为水性聚酰胺树脂乳液的红外光谱谱图。

图2为水性聚酰胺树脂乳液的粒径分布图。

具体实施方式

本发明采用以下技术路线制备水性聚酰胺树脂。

第一步：端羧基聚酰胺的合成

第二步：环氧丙烯酸单酯的合成

第三步：末端双键聚酰胺的合成

第四步：水性聚酰胺树脂乳液的合成

第二步和第三步中所用的催化剂为叔胺或季铵盐催化剂，，所述的高酸值聚酰胺的酸值为50～100mg/g。

更具体的步骤为：

第一步，在氮气氛围中，190℃～240℃，1～1.4mol二聚酸与1mol乙二胺进行酰胺化反应2～3h后，当胺值小于3mg/g时，终止反应，即得端羧基聚酰胺树脂。

第二步，90℃～140℃，环氧化合物与丙烯酸类单体按等摩尔比投料，在阻聚剂对苯二酚和叔胺或季铵盐催化剂存在下，在惰性有机溶剂中进行开环加成反应1.5～3h后，当酸值小于5mg/g时，即得环氧丙烯酸单酯。其中阻聚剂和催化剂的用量为常规用量，如阻聚剂可以为占环氧化合物与丙烯酸类单体总质量的0.05％～0.15％，催化剂用量可以为环氧化合物与丙烯酸类单体总质量0.5％～1％，