丙烯酸-環(huán)氧接枝工藝條件

近20年來利用丙烯酸類改性環(huán)氧樹脂的研究不斷，這種方法得到的乳液粒子較細，可達納米級、乳液穩(wěn)定性好，它既具有環(huán)氧樹脂的高模量、高強度、耐化學品和優(yōu)良防腐性，又兼具丙烯酸樹脂光澤、豐滿度、耐侯性好等特點，特別適用于罐頭內(nèi)壁涂料和汽車防腐涂料，但過去乳液聚合只能在100℃以下進行。最近鄭州大學工學院化工學院采用溶液聚合法將丙烯酸單體接枝到環(huán)氧樹脂上，得到的環(huán)氧一丙烯酸樹脂復合溶液用胺中和后，加水稀釋即得水乳液，該方法突破了常規(guī)乳液聚合溫度的限制，環(huán)氧樹脂分子質(zhì)量大小、丙烯酸單體的種類、聚合反應溫度以及反應時間等因素對乳液穩(wěn)定性和漆膜性能的影響，以及了最佳反應條件和漆膜的固化條件。

　　科研人員在實驗中所用主要原料為環(huán)氧樹脂601、604F、607，輔助材料包括正丁醇、乙二醇單丁醚、a-甲基丙烯酸(MAA)、苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、過氧化苯甲酰(BPO)、二甲基乙醇胺。反應過程中將一定量的環(huán)氧樹脂，乙二醇單丁醚和正丁醇混合溶劑加入到四口燒瓶中，加熱并攪拌升溫到110℃左右，在2小時內(nèi)以一定速度滴加甲基丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯和過氧化苯甲酰的混合溶液，同時升溫到120℃再保溫反應3～4小時，然后降溫到50℃加入二甲基乙醇胺中和成鹽，調(diào)節(jié)PH值至7～8，加去離子水稀釋保溫反應1小時即得白色乳液。性能測試表明環(huán)氧樹脂分子質(zhì)量對乳液穩(wěn)定性的影響，即：環(huán)氧樹脂相對分子質(zhì)量增加，乳液穩(wěn)定性提高。其原因是隨著環(huán)氧樹脂相對分子質(zhì)量增加分子鏈增長，醚鍵旁的活潑亞甲基和叔碳原子就越多，在自由基引發(fā)下形成的接枝反應的活性點相對較多接枝幾率也增大，這樣就保證幾乎所有的環(huán)氧樹脂都參與反應，而且引入足夠多的羧基，接枝共聚物的水分散穩(wěn)定性提高。

　　關于接枝共聚反應條件的影響，接枝共聚反應條件如反應溫度、反應時間等都是影響接枝共聚的重要因素，100℃以下反應得到的樹脂加胺中和后水分散穩(wěn)定性極差。這是由于引發(fā)劑自由基奪取亞甲基上的氫原子需要一定的能量，溫度較低時能量低，不利于接枝反應，此時主要發(fā)生的是丙烯酸及其酯類單體之間的共聚反應。高溫有利于接枝反應的發(fā)生，在110℃開始反應然后緩慢升溫到回流溫度約120℃，隨著反應的進行體系粘度增大，反應時間5小時以上時粘度很大，反應已趨于完全。

　　涂膜固化條件的確定也較為關鍵，環(huán)氧丙烯酸乳液體系里有羥基、羧基、環(huán)氧基和氨基等，在高溫烘烤時這些基團發(fā)生反應使漆膜交聯(lián)固化。通過實驗科研人員掌握了最佳參數(shù)。涂膜120℃烘烤1小時后浸沸水蒸煮，很快涂膜變白、膜脆；在140℃烘烤1小時的涂膜浸沸水蒸煮1小時，沒有失光變色和起泡，150℃烘烤1小時的涂膜浸沸水蒸煮無變化而且韌性好；按漆膜吸水率測定法HG2-1612-1985測定吸水率；漆膜在不同溫度下烘烤0.5小時，觀察浸水后變化情況并測得吸水率。漆膜在120℃沒有完全交聯(lián)固化，耐水性差；在大于140℃烘干的涂膜耐水性好，而且硬度、附著力和柔韌性等性能很好。