丙烯酸-环氧接枝工艺条件

近20年来利用丙烯酸类改性环氧树脂的研究不断，这种方法得到的乳液粒子较细，可达纳米级、乳液稳定性好，它既具有环氧树脂的高模量、高强度、耐化学品和优良防腐性，又兼具丙烯酸树脂光泽、丰满度、耐侯性好等特点，特别适用于罐头内壁涂料和汽车防腐涂料，但过去乳液聚合只能在100℃以下进行。最近郑州大学工学院化工学院采用溶液聚合法将丙烯酸单体接枝到环氧树脂上，得到的环氧一丙烯酸树脂复合溶液用胺中和后，加水稀释即得水乳液，该方法突破了常规乳液聚合温度的限制，环氧树脂分子质量大小、丙烯酸单体的种类、聚合反应温度以及反应时间等因素对乳液稳定性和漆膜性能的影响，以及了最佳反应条件和漆膜的固化条件。

　　科研人员在实验中所用主要原料为环氧树脂601、604F、607，辅助材料包括正丁醇、乙二醇单丁醚、a-甲基丙烯酸(MAA)、苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、过氧化苯甲酰(BPO)、二甲基乙醇胺。反应过程中将一定量的环氧树脂，乙二醇单丁醚和正丁醇混合溶剂加入到四口烧瓶中，加热并搅拌升温到110℃左右，在2小时内以一定速度滴加甲基丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯和过氧化苯甲酰的混合溶液，同时升温到120℃再保温反应3～4小时，然后降温到50℃加入二甲基乙醇胺中和成盐，调节PH值至7～8，加去离子水稀释保温反应1小时即得白色乳液。性能测试表明环氧树脂分子质量对乳液稳定性的影响，即：环氧树脂相对分子质量增加，乳液稳定性提高。其原因是随着环氧树脂相对分子质量增加分子链增长，醚键旁的活泼亚甲基和叔碳原子就越多，在自由基引发下形成的接枝反应的活性点相对较多接枝几率也增大，这样就保证几乎所有的环氧树脂都参与反应，而且引入足够多的羧基，接枝共聚物的水分散稳定性提高。

　　关于接枝共聚反应条件的影响，接枝共聚反应条件如反应温度、反应时间等都是影响接枝共聚的重要因素，100℃以下反应得到的树脂加胺中和后水分散稳定性极差。这是由于引发剂自由基夺取亚甲基上的氢原子需要一定的能量，温度较低时能量低，不利于接枝反应，此时主要发生的是丙烯酸及其酯类单体之间的共聚反应。高温有利于接枝反应的发生，在110℃开始反应然后缓慢升温到回流温度约120℃，随着反应的进行体系粘度增大，反应时间5小时以上时粘度很大，反应已趋于完全。

　　涂膜固化条件的确定也较为关键，环氧丙烯酸乳液体系里有羟基、羧基、环氧基和氨基等，在高温烘烤时这些基团发生反应使漆膜交联固化。通过实验科研人员掌握了最佳参数。涂膜120℃烘烤1小时后浸沸水蒸煮，很快涂膜变白、膜脆；在140℃烘烤1小时的涂膜浸沸水蒸煮1小时，没有失光变色和起泡，150℃烘烤1小时的涂膜浸沸水蒸煮无变化而且韧性好；按漆膜吸水率测定法HG2-1612-1985测定吸水率；漆膜在不同温度下烘烤0.5小时，观察浸水后变化情况并测得吸水率。漆膜在120℃没有完全交联固化，耐水性差；在大于140℃烘干的涂膜耐水性好，而且硬度、附着力和柔韧性等性能很好。