一種氟改性水性醇酸樹脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改性水性醇酸樹脂的制備方法,尤其涉及到一種結(jié)構(gòu)均勻、成本低、表面張力極低、具有良好的疏水防污功能的氟改性水性醇酸樹脂,屬于合成樹脂技術(shù)領(lǐng)域;本發(fā)明結(jié)合了醇酸樹脂原料易得且成本低和氟原子半徑小的特點,制得的氟改性水性醇酸樹脂可用于木材、金屬、塑料等基材。
【背景技術(shù)】
[0002]目前作用于塑料、木材、金屬等表面進行防污防水處理的表面處理劑,由于存在涂抹后涂層表面分散不均、表面張力過大,這使得基材涂層表面的極易被污染且不易清潔,因此低表面能疏水涂料在科學研究領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。
[0003]由于氟原子半徑小且具有很強的電負性,因此其對碳鏈具有屏蔽保護作用,這使得氟聚合物具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐候性和化學惰性,以及獨特的低表面張力、低表面自由能、低摩擦系數(shù)和低的介電常數(shù),這賦予了氟聚合物擁有優(yōu)異的憎水、憎油性,是低表面能材料研究領(lǐng)域的一類重要聚合物。
[0004]1938年,杜邦公司化學家洛伊.普凱特發(fā)現(xiàn)了聚四氟乙烯(PTFE),從此為聚合物材料打開了一個全新的研究領(lǐng)域。張慶華等采用細乳液聚合的方法制備了平均粒徑在110-150nm的氟代丙烯酸酯三元共聚物,此項研究結(jié)果表明氟聚合物具有分子量分布窄,同時在氟含量較低的情況下,其疏水和疏油性表現(xiàn)優(yōu)異。
[0005]氟改性聚合物在涂料工業(yè)和海洋領(lǐng)域具有很強的應(yīng)用潛力。特別是在雷達罩材料方面,由于雷達罩材不僅要求有高的透波率,而且要有低的吸收率和低介電常數(shù)。
[0006]氟聚合物的成本較高,難以適應(yīng)目前市場的發(fā)展,因此本發(fā)明引入成本較低的醇酸樹脂。在醇酸樹脂中引入低表面能的氟元素既可較好地保留醇酸樹脂的物理化學性能又可以有效地降低材料的表面能以滿足材料的疏水和憎油要求;這既適合經(jīng)濟發(fā)展,又滿足了應(yīng)用需求。
[0007]隨著人們環(huán)保意識的逐漸增強,揮發(fā)性有機化合物(VOC)的排放越來越受到限制,因此開發(fā)出低污染乳液的研究越來越受到了人們的重視。本發(fā)明開發(fā)出一種氟改性水性醇酸樹脂,這不僅滿足低表面能防水防污的需求,也滿足了環(huán)境友好的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的旨在提供一種性能優(yōu)良、無環(huán)境污染、VOC排放極低的氟改性水性醇Ife樹脂。
[0009]本發(fā)明的另一目的在于提供一種氟改性水性醇酸樹脂的制備方法。氟改性水性醇酸樹脂簡化了氟樹脂合成工藝,保留了氟樹脂耐水性、憎油性、抗沾污性和耐候性,另一方面醇酸樹脂原料易得便宜且其具有良好的豐滿度和光澤。
[0010]為了解決上面所述的技術(shù)問題,本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:本發(fā)明涉及一種氟改性水性醇酸樹脂,按重量百分比計,其組成為:植物油脂肪酸8.0?15.0份、甘油2.0?5.0份、石油酐1.5?4.0份、苯酐1.5?4.0份、三羥甲基丙烷1.0?5.0份、二甲苯2.0?10.0份、苯甲酸2.0?5.0份、環(huán)氧樹脂6.0?12.0份、氟烯類單體6.0?15.0份、丙烯酸類單體3.0?15.0份、堿2.0?6.0份、去離子水40.0?60.0份。
[0011]所述的的丙烯類單體為丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙基庚基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、環(huán)三羥甲基丙烷甲縮醛丙烯酸酯、丙烯酸四氫糠醇酯、甲基丙烯酸四氫糠醇酯或其混合物的一種或幾種的組合。根據(jù)樹脂性能的要求可以采用軟硬不同的單體比進行搭配使用。所述的丙烯酸類單體的用量,為反應(yīng)單體總重量的10?50%,較佳的選擇為12?35%。
[0012]所述的氟烯類單體為丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟異丙酯、甲基丙烯酸六氟異丙酯、丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基甲基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯或其混合物的一種或幾種的組合。
[0013]所述的植物油脂肪酸為精制亞麻油、大豆油、蓖麻油、妥爾油、椰子油、菜籽油的一種或幾種的組合。
[0014]所述的環(huán)氧樹脂為雙酸A型環(huán)氧樹脂。
[0015]本發(fā)明的工藝主要是先在較高溫度下醇解,然后進行酯化,再加入烯類單體進行聚合,中和,最后加水分散;其制備步驟如下:
[0016]a、在裝有溫度計、冷凝管、分水器、攪拌器的四口反應(yīng)器中,按配方的重量百分比依次加入植物油脂肪酸、甘油、石油酐、苯酐、三羥甲基丙烷、二甲苯、苯甲酸和環(huán)氧樹脂,加熱升溫至一定溫度使物料溶解,繼續(xù)攪拌和升溫,直到出現(xiàn)回流,繼續(xù)保溫反應(yīng)一段時間;
[0017]b、取樣檢測反應(yīng)物的酸值,直到與理論值接近為止;降溫,加入氟烯類單體和丙烯酸類單體,控制一定溫度下進行聚合反應(yīng);
[0018]C、聚合反應(yīng)完畢,開真空抽出回流的溶劑二甲苯,降低溫度加堿中和,加入去離子水攪拌分散,制得氟改性水性醇酸樹脂。
[0019]本發(fā)明提供一種性能優(yōu)良、無環(huán)境污染、VOC含量極低的氟改性水性醇酸樹脂及其制備方法。本發(fā)明制得的氟改性水性醇酸樹脂可調(diào)配出單組分水性涂料、雙組分水性涂料、常溫固化涂料。本發(fā)明制得的氟改性水性醇酸樹脂具有良好的附著力、耐沾污性、耐水性、耐堿性、耐久性、疏水性、低介電常數(shù)等性能,廣泛用于海洋領(lǐng)域、木器涂料、防污防水涂料,也可用于雷達罩材料,其應(yīng)用潛力都非常巨大。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明結(jié)合以下實例對氟改性水性醇酸樹脂的制備做進一步描述。
實施例1
[0021 ] 一種氟改性水性醇酸樹脂,其制備工藝如下:
[0022]a、在裝有溫度計、冷凝管、分水器、攪拌器的四口反應(yīng)器中,按配方的重量百分比依次加入精制亞麻油10份、甘油3份、