一種水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂及製備方法和應用與流程
2023-05-27 01:21:16
本發明涉及水性塗料領域，主要涉及一種水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂及製備方法和應用。
背景技術：
溶劑型塗料憑藉其優越的亮度、硬度、附著力等特性成為市場上主流塗料產品，但其大部分以有機溶劑為分散劑，成本居高不下，而且產生的揮發性有機化合物(voc)嚴重汙染環境，同時還存在易燃易爆等不安全因素，所以綠色環保型塗料是塗料行業發展的趨勢。水性塗料是以水溶性樹脂為成膜物，目前市場上的水溶性環氧樹脂大部分是乳液的形態，存在如下諸多缺點：1、乳液加水比例不高，成本優勢不大；2、容易破乳，產生分層現象；3、亮度、硬度、附著力等性能指標很難達到溶劑型樹脂的效果，應用受到限制。
因此，現有技術還有待於改進和發展。
技術實現要素：
鑑於上述現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂及製備方法和應用，旨在解決現有水溶性環氧樹脂存在的乳液加水比例不高導致成本優勢低等問題。
本發明的技術方案如下：
一種水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂，其中，按照重量分數計，其原料組成包括以下組分：
甲基丙烯酸甲酯20-30；
丙烯酸丁酯35-45；
丙烯酸辛酯5-10；
丙烯酸羥丙酯3-7；
甲基丙烯酸6-10；
丙烯酸2-5；
矽烷氧化物2-4；
過氧化苯甲醯5-7；
氣相法二氧化矽1-3；
環氧樹脂8-12；
引發劑3-5；
丙二醇甲醚25-35；
醚類溶劑10-20；
中和劑7-9。
所述的水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂，其中，原料組成還包括水，用於調節固含量為40%-70%。
所述的水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂，其中，所述引發劑為過氧化-2-乙基己酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔丁酯或過氧化二異丙苯。
所述的水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂，其中，所述中和劑為二甲基乙醇、三乙胺、二甲基二醇胺中的一種或幾種的混合物。
所述的水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂，其中，所述醚類溶劑為丙二醇丁醚、二乙二醇乙醚中的一種或幾種的混合物。
所述的水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂，其中，所述矽烷氧化物為矽油、矽橡膠、聚二甲基矽氧烷或矽酮樹脂。
一種如上所述的水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂的製備方法，其中，包括以下步驟：
將甲基丙烯酸甲酯20-30份、丙烯酸丁酯35-45份、丙烯酸辛酯5-10份、丙烯酸羥丙酯3-7份、甲基丙烯酸6-10份、丙烯酸2-5份、矽烷氧化物2-4份、過氧化苯甲醯2.5-3.5份、氣相法二氧化矽0.5-1.5份混合均勻後得到混合液；
將環氧樹脂8-12份、氣相法二氧化矽0.5-1.5份、丙二醇甲醚25-35份和引發劑3-5份加熱溶解，溫度升至110-130攝氏度時開始攪拌並保溫0.5-1小時；
在100-110攝氏度條件下滴加所述混合液，在3-5小時內滴加完畢，保溫0.5-1.5小時；
加入過氧化苯甲醯2.5-3.5份和醚類溶劑10-20份的混合溶液，在100-110攝氏度條件下保溫0.5-1.5小時；
待溫度降至50攝氏度以下，加入中和劑，調節ph值為7-7.5，並攪拌均勻。
所述的水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂的製備方法，其中，還包括以下步驟：
加水調節固含量至40%-70%，攪拌均勻即可。
所述的水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂的製備方法，其中，在加入中和劑之前，還包括以下步驟：
取樣，加入胺水，待樣品可充分溶解在水中，再終止反應並開始降溫。
一種如上所述的水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂的應用，其中，將所述水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂用於製備水性塗料。
有益效果：本發明提供了一種水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂及其製備方法，所述水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂與水能以任意比例混溶，綠色清潔無汙染，同時大大降低了生產成本，利用該樹脂製成的水性塗料不僅儲存穩定，還具有優異的亮度、硬度、附著力等性能。所述水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂具有以下優點：1、能夠與水進行無限混溶，成本相比溶劑型塗料降低了60%；2、由於使用水為分散劑，非易燃易爆，達到節能環保的效果；3、本產品存儲性能穩定，不易分層，可配製成水性塗料廣泛應用於汽車、家具、家電、機電等領域。
具體實施方式
本發明提供一種水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂及製備方法和應用，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
本發明所提供的一種水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂，按照重量分數計，其原料組成包括以下組分：
甲基丙烯酸甲酯20-30份；
丙烯酸丁酯35-45份；
丙烯酸辛酯5-10份；
丙烯酸羥丙酯3-7份；
甲基丙烯酸6-10份；
丙烯酸2-5份；
矽烷氧化物2-4份；
過氧化苯甲醯5-7份；
氣相法二氧化矽1-3份；
環氧樹脂8-12份；
引發劑3-5份；
丙二醇甲醚25-35份；
醚類溶劑10-20份；
中和劑7-9份。
進一步地，原料組成還包括水，用於調節固含量為40%-70%。
所述醚類溶劑可以為丙二醇丁醚、二乙二醇乙醚中的一種或幾種的混合物。
所述中和劑可以為二甲基乙醇、三乙胺、二甲基二醇胺中的一種或幾種的混合物。
所述引發劑可以為過氧化-2-乙基己酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔丁酯或過氧化二異丙苯。
所述矽烷氧化物可以為矽油、矽橡膠、聚二甲基矽氧烷或矽酮樹脂。
本發明所提供的水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂，通過單體的調配以及工藝的改進，使所得到的水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂可以與水混融，不產生渾濁，水白透明。
本發明中還提供所述水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂的製備方法，包括以下步驟：
(1)按重量份數計，將甲基丙烯酸甲酯20-30份、丙烯酸丁酯35-45份、丙烯酸辛酯5-10份、丙烯酸羥丙酯3-7份、甲基丙烯酸6-10份、丙烯酸2-5份、矽烷氧化物2-4份、過氧化苯甲醯2.5-3.5份、氣相法二氧化矽0.5-1.5份混合均勻後得到混合液；
(2)按重量份數計，將環氧樹脂8-12份、氣相法二氧化矽0.5-1.5份、丙二醇甲醚25-35份和引發劑3-5份加熱溶解，溫度升至110-130攝氏度時開始攪拌並保溫0.5-1小時；
(3)在100-110攝氏度條件下將步驟(1)中所述混合液在3-5小時均勻滴加入(2)中，保溫0.5-1.5小時；
(4)按重量份數計，在步驟(3)中加入過氧化苯甲醯2.5-3.5份和醚類溶劑10-20份的混合溶液，在100-110攝氏度條件下保溫0.5-1.5小時；
(5)取樣，加入胺水，待樣品可充分溶解在水中，即可終止反應並開始降溫；
(6)待溫度降至50攝氏度以下，加入中和劑，調節ph值為7-7.5，並攪拌均勻；
(7)加入自來水調節固含量40%-70%，攪拌均勻即可。
本發明中還提供所述水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂的應用，將所述水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂用於製備水性塗料，可以用於汽車、家具、家電、機電等領域。
以下通過具體實施例對本發明作進一步說明。
實施例1
將甲基丙烯酸甲酯20份、丙烯酸丁酯40份、丙烯酸辛酯7份、丙烯酸羥丙酯3份、氣相法二氧化矽1.5份、甲基丙烯酸7份、丙烯酸3份、矽油2份、過氧化苯甲醯2.5份混合均勻得到混合液；環氧樹脂8份、丙二醇甲醚30份、氣相法二氧化矽1.5份和過氧化-2-乙基己酸叔丁酯3份，加熱溶解，溫度升至120攝氏度時開始攪拌並保溫半小時；然後在100攝氏度條件下均勻滴加混合液(3-5小時滴加完成)，保溫1小時；加入過氧化苯甲醯2.5份和丙二醇丁醚15份的混合溶液，在同樣溫度下保溫1小時；取樣，加入胺水，待樣品可充分溶解在水中，即可終止反應並開始降溫；待溫度降至50攝氏度以下，加入二甲基乙醇胺，調節ph值為7，並攪拌30分鐘；加入自來水調節固含量為40%，攪拌均勻即可。
所得產品能與水進行無限混溶，在本實施例所得的水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂加入1倍、2倍、3倍、4倍的水，樹脂仍然水白透明無渾濁，且長時間存儲後不易分層。
對所述水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂進行亮度、硬度、附著力等性能測試：亮度，在90以上；硬度，在2h以上；附著力，百格測試通過；耐鹽霧，5%鹽水，96小時；耐水，40攝氏度，90小時。
實施例2
將甲基丙烯酸甲酯25份、丙烯酸丁酯42份、丙烯酸辛酯8份、丙烯酸羥丙酯5份、氣相法二氧化矽0.5份、甲基丙烯酸8份、丙烯酸4份、矽橡膠3份、過氧化苯甲醯6份、30份混合均勻得到混合液；
環氧樹脂10份、丙二醇甲醚32份、氣相法二氧化矽0.5份和過氧化苯甲酸叔丁酯4份，加熱溶解，溫度升至120攝氏度時開始攪拌並保溫半小時；
然後在105攝氏度條件下均勻滴加混合液(3小時滴加完成)，保溫1小時；加入過氧化苯甲醯6份和丙二醇丁醚20份的混合溶液，在同樣溫度下再保溫1小時；取樣，加入胺水，待樣品可充分溶解在水中，即可終止反應並開始降溫；待溫度降至50攝氏度以下，加入三乙胺，調節ph值為7.5，並攪拌30分鐘；加入自來水調節固含量為60%，攪拌均勻即可。
所得產品能與水進行無限混溶，在本實施例所得的水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂加入1倍、2倍、3倍、4倍的水，樹脂仍然水白透明無渾濁，且長時間存儲後不易分層。
對所述水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂進行亮度、硬度、附著力等性能測試：亮度，在90以上；硬度，在2h以上；附著力，百格測試通過；耐鹽霧，5%鹽水，96小時；耐水，40攝氏度，90小時。
實施例3
將甲基丙烯酸甲酯30份、丙烯酸丁酯45份、丙烯酸辛酯10份、丙烯酸羥丙酯7份、甲基丙烯酸10份、氣相法二氧化矽1份、丙烯酸5份、聚二甲基矽氧烷4份、過氧化苯甲醯7份混合均勻得到混合液；環氧樹脂12份、丙二醇甲醚35份、氣相法二氧化矽1份和過氧化二異丙苯5份，加熱溶解，溫度升至120攝氏度時開始攪拌並保溫半小時；然後在110攝氏度條件下均勻滴加混合液(2-3小時滴加完成)，保溫1小時；加入過氧化苯甲醯7份和二乙二醇乙醚20份的混合溶液，在同樣溫度下保溫1小時；取樣，加入胺水，待樣品可充分溶解在水中，即可終止反應並開始降溫；待溫度降至50攝氏度以下，加入二甲基二醇胺，調節ph值為7，並攪拌30分鐘；加入自來水調節固含量為70%，攪拌均勻即可。
所得產品能與水進行無限混溶，在本實施例所得的水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂加入1倍、2倍、3倍、4倍的水，樹脂仍然水白透明無渾濁，且長時間存儲後不易分層。
對所述水溶性丙烯酸改性環氧有機矽樹脂進行亮度、硬度、附著力等性能測試：亮度，在90以上；硬度，在2h以上；附著力，百格測試通過；耐鹽霧，5%鹽水，96小時；耐水，40攝氏度，90小時。
應當理解的是，本發明的應用不限於上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。