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(xì)，可達(dá)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(xué)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(xué)工學(xué)院化工學(xué)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(fù)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(yīng)溫度以及反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)，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(guān)于接枝共聚反應(yīng)條件的影響，接枝共聚反應(yīng)條件如反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等都是影響接枝共聚的重要因素，100℃以下反應(yīng)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(yīng)，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(yīng)。高溫有利于接枝反應(yīng)的發(fā)生，在110℃開始反應(yīng)然后緩慢升溫到回流溫度約120℃，隨著反應(yīng)的進行體系粘度增大，反應(yīng)時間5小時以上時粘度很大，反應(yīng)已趨于完全。

　　涂膜固化條件的確定也較為關(guān)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(yīng)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。