丙烯酸环氧树脂接枝共聚物及其水性涂料

丙烯酸/环氧树脂接枝共聚物及其水性涂料

作者：孙祥 俞孝伟 仇骏

来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第11期

摘 要：环氧树脂具有热稳定性好、附着力强、耐化学品性好及绝缘性高等优势，被广泛应用于工业上，其中以在涂料中应用最为广泛。由于环氧树脂自身无法溶于水中，所制成的涂料分为溶剂型和无溶剂型两种，涂料中含有大量的有机溶剂，给生态环境造成极大污染。本文对丙烯酸类单体与环氧树脂的反应原理进行阐述，对实验进行分析，了解到环氧树脂分析对接枝共聚物水分散稳定性的影响。

关键词：丙烯酸；环氧树脂；接枝共聚；水性涂料

环氧树脂是一种具有良好的金属附着性和防腐蚀性的树脂材料。目前所使用的环氧树脂材料多为溶剂型材料。在环境问题得到人们关注以后，一些研究者开展了环氧树脂水性化的研究工作。乳化法和化学改性法是环氧树脂水性化方法的主要内容。在乳化剂的影响下，水性化环氧树脂的耐水性和耐溶剂性要低于溶剂型环氧树脂。从环氧树脂接枝共聚物和水性涂料的研究现状来看，利用溶液聚合法将丙烯酸单体接枝至环氧树脂的措施开始得到了一些学者的关注。 1 反应原理

丙烯酸/环氧树脂的合成反应与自由基聚合机理之间有着较为密切的联系。环氧树脂醚键的邻位碳原子中的α-H与叔碳原子上的H的化学性质较为活泼，二者在引发剂自由基的影响下所形成的自由基可以通过引发甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯和苯乙烯等物质的不饱和单体的接枝聚合反应的方式，生成环氧丙烯酸树脂。在上述反应中，聚合反应的接枝率在100%以下，实验的最终产物包含有以下内容：一是未接枝的环氧树脂；二是接枝聚合的环氧树脂和丙烯酸共聚物的混合物。环氧接枝丙烯酸树脂在实验过程中发挥着增溶剂的作用，他看了一让环氧树脂和丙烯酸树脂成为相容性较好的混合体系。 2 实验部分

环氧树脂和甲基丙烯酸甲酯为实验过程中不可缺少的两种重要材料。甲基丙烯酸甲酯为化学纯，试验过程中所需要的乙二醇单丁醚和正丁醇等物质为化学纯。过氧化苯甲酰和α-甲基丙烯酸等位置为分析纯。

出于丙烯酸/环氧树脂接枝共聚物及水性涂料的合成需要，实验过程中需要应用一种安装有温度计、冷凝器和搅拌器等设备的四口烧瓶，（根据一些学者的研究结果，容量为250ml的四口烧瓶即可满足实验需求。）在环氧树脂、乙二醇单丁醚和正丁醇混合溶剂等材料加入至四口烧瓶以后，实验人员需要将加热温度控制在110℃左右。并要在实验开始以后2h以内，按

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照一定速度将含有甲基苯丙酸、苯乙烯等物质的混合溶液添加至烧瓶之中，此时实验反应温度需要控制在120℃左右，在经过3-4h的保温反应以后，试验温度需要控制在50℃上下，在添加二甲基乙酰胺以后，溶液的pH值需要控制在7-8之间。最后将去离子水添加至烧杯之中，此时经过1h的鲍文反应，实验人员可以获取一种白色乳液。旋转式粘度计是测定树脂溶液粘度的重要设备。扫描电子显微镜可以在观察丙烯酸/环氧酯接枝共聚物的水分散体的粒子形态的过程中得到应用。 3 结果及讨论

3.1 影响环氧酯-丙烯酸接枝共聚物

第一，磷酸用量对环氧磷酸酯的制备造成较大影响，环氧磷酸酯由环氧树脂所构成，内部含有苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯，其中，丙烯酸的含量占总量的3%，环氧树脂的含量占总量的7%。在对水的稳定性进行测量时，室内的温度需要控制在28摄氏度，pH值为7.0-7.5，中和剂为N，N-二甲基乙醇胺。第二，对丙烯酸单体用量的影响，丙烯酸树脂由酯类单体及丙烯酸单体 所构成，丙烯酸单体含量的增加会促使水溶性增加，当丙烯酸的总体含量>16%时，水溶液会更加稳定。

3.2 环氧酯-丙烯酸接枝共聚物的稀释行为

当环氧酯-丙烯酸接枝共聚物的含量为20%左右时，粘度会出现最大值。当含量为30-40%时，粘度会出现较低值，该种现象需用水进行稀释才能产生。相关人员对该现象做出了明确的解释，粘度的变化分成三个阶段，在最开始阶段粘度下降的主要原因与水的加入有直接关系，导致离子间的缔合减少，分子内疏水部分会逐年增强，构型较为紧密。当水量逐渐增加后，促使溶剂的极性增加，分子间的非极性相互作用产生聚集，进而形成另一相，促使粘度上升。当加入水后，粘度又会迅速下降，内相体积分数随之下降。以上粘度-浓度的异常变化关系，与极性溶剂分子与树脂分子之间的缔合作用有直接关系，温度的升高会促使缔合作用减少。在60℃的温度下进行稀释，更有助于确保稀释曲线的平稳性。

丙烯酸/环氧酯接枝共物聚在水性涂料中被广泛应用，本文对丙烯酸/环氧酯接枝共物聚的水分散稳定性进行分析，通过对溶剂稀释的粘度-浓度曲线变化情况进行分析，了解到水稀释会出现异常的N型-浓度关系，该种现象的出现对环氧酯-丙烯酸接枝共聚物造成较大影响，促使粘度在不同阶段的表现特征存在着一定的差异，该种现象的产生与树脂分子与极性溶剂之间的缔合作用有直接关系。因此，要想确保稀释更为稳定，应合理选择稀释温度，提升水性涂料的强度及防腐性，使涂料乳液更具稳定性。 参考文献：

[1]李小玉，胡雯燕.水性環氧-苯丙接枝共聚物的合成[J].合成树脂及塑料，2013（03）.

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[2]李万捷，张文涛，刘绍波，徐华.环氧树脂/甲基丙烯酸接枝共聚物的制备及性能研究[J].太原理工大学学报，2011（05）. 作者简介：

孙祥（1985- ），男，江苏扬州人，工程师，本科，研究方向：环氧树脂生产及三废处理。