[发明专利]一种环氧丙烯酸酯复合乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种环氧丙烯酸酯复合乳液及其制备方法和应用，属于水性涂料技术领域。本发明提供的环氧丙烯酸酯复合乳液由包括以下质量份数的原料制备得到：乙烯基类单体20～30份；环氧树脂10～25份；磷酸酯乳化剂1.5～3份；甲基丙烯酸十八烷基酯0.5～1份；引发剂0.2～0.5份；缓冲剂0.2～0.5份；水50～80份。本发明提供的环氧丙烯酸酯复合乳液采用细乳液聚合工艺，使复合乳液中环氧树脂含量较高，增强涂层的附着力和防腐性能，另外，磷酸酯乳化剂不仅可以乳化稳定单体，且在成膜过程中可与金属离子发生络合作用，形成一层致密的磷酸盐保护膜，从而克服了传统乳化剂对乳液涂层性能的影响。

技术领域

本发明涉及水性涂料技术领域，特别涉及一种环氧丙烯酸酯复合乳液及其制备方法和应用。

背景技术

水性涂料基于其对环境的相容性和保护性，具有广阔的市场发展前景。目前，开发应用的水性涂料主要包括以水性丙烯酸酯树脂、水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂等及其改性聚合物为基料的涂料品种。然而，单一品种水性涂料在某些性能上还不能与溶剂型涂料相抗衡，从而限制了其推广应用，因此研究开发复合型水性涂料，通过树脂间的优势互补，提高涂层材料的综合应用性能，是水性涂料未来发展的重要方向。

环氧树脂和丙烯酸酯类树脂都是重要的合成树脂之一。环氧树脂具有独特的环氧基、羟基、醚键等活性基团，涂膜固化后具有优异的附着力、抗渗性和耐化学品性，但其涂层较脆、耐紫外线性和户外耐候性较差。而丙烯酸酯树脂具有良好的耐候性、保光保色性，然而其涂层易产生热粘冷脆现象。因此，将上述两种树脂有机的结合起来，通过各组分之间的优势互补以提高涂层的整体性能，成为学者们研究的主要热点。

目前，环氧丙烯酸酯复合乳液的制备方法有物理共混法、酯化法和乳液接枝共聚法。物理共混法是将环氧树脂和乳化剂混合，用水稀释得到环氧乳液，再将环氧树脂乳液与含有羧基和叔胺的丙烯酸树脂混合，制备得到环氧丙烯酸酯复合水分散体系，如美国专利US4,247,439等。该方法制备工艺简单，但存在贮存稳定性差和组份间相容性差等问题。酯化法主要步骤是先用正丁醇和丙二醇甲醚为混合溶剂进行半开环反应，再通过与丙烯酸聚合物进行酯化反应得到水溶性环氧丙烯酸酯，如中国专利CN102432773A、CN102042738A、美国专利US4,247,439、US2,068,967等。尽管该工艺可以改善二者树脂间相容性，但这些化学反应是在有机溶剂中进行的，有机溶剂易燃易爆，给生产和施工带诸多不便。此外，环氧基的消耗，影响涂层最终的交联密度。乳液接枝共聚法是将亲水基团引入到环氧树脂的骨架中，然后以双键为反应点，采用半连续种子乳液聚合法，与其它单体进行共聚合反应,合成水性环氧丙烯酸酯接枝复合乳液，如中国专利CN102964536A、美国专利US4,212,781、US4,578,888等。该方法接枝率较低，反应可控性较差，由于环氧树脂的疏水性，制备的复合乳液中环氧含量较低。另有中国专利CN105732881A报道了一种丙烯酸酯复合乳液，将环氧树脂溶于乙烯基单体中，经过高压均质机、高剪切均质机、乳化研磨机、凸轮转子泵、再循环式乳化机、真空均质乳化机乳化后，引发细聚合反应，得到水性环氧丙烯酸酯复合乳液。该工艺虽然保证了大部分环氧基团保留在乳液中，但是，传统乳化剂与助乳化剂的存在，在成膜过程中会游离到涂层表面，造成涂膜附着力降低、耐水性差、涂层泛白、防腐性能差等，影响涂层性能。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种环氧丙烯酸酯复合乳液及其制备方法和应用，本发明提供的环氧丙烯酸酯复合乳液不仅能够提高环氧树脂的含量，还克服了传统乳化剂对乳液涂层性能的影响。

本发明提供了一种环氧丙烯酸酯复合乳液，由包括以下质量份数的原料制备得到：

优选地，所述乙烯基类单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸异辛酯中的两种或两种以上的混合物。

优选地，所述环氧树脂为双酚A型E-42环氧树脂、E-44环氧树脂和E-51环氧树脂中的一种或多种。