一种水性丙烯酸树脂及其制备方法_2

文档序号:9365913阅读:来源:国知局
[0056] 此外,在制备水性丙稀酸树脂时加入硅烷偶联剂,能够提尚制得的水性丙稀酸树 脂在基底上的附着力,不受任何理论束缚,本发明人认为这是由于硅烷偶联剂中Si-O键具 有较高的离子化趋势和很高的键能。
[0057] 在本发明中,所述硅烷偶联剂可由下式所示:
[0058] YSiX3
[0059] 其中,
[0060] Y为不饱和烯基,优选为:CH2=CH(CH2)n-,其中,n为1~8,进一步地,CH2 = CH(CH2) n-优选为CH2=C(CH3) -,CH2=CH-,特别地,优选CH2=CH-,
[0061] X为可水解基团,优选为:-(:1、-01^-(^、-0(:21140〇1 3、-(^]^3以及-(^,特别地, 优选-OC2H5。
[0062] 在本发明中,硅烷偶联剂优选乙烯基三乙氧基硅烷。
[0063] 在本发明中,基于丙烯酸酯类单体混合物I为100~210重量份,硅烷偶联剂的添 加量为5~10重量份,优选为6~9重量份,更优选为7~8重量份。
[0064] 在本发明步骤2中,引发剂的种类并没有特别的限制,在引发剂受热后,能够产生 自由基引发反应即可。
[0065] 所述引发剂选自下述引发剂的一种或多种:酰类过氧化物如过氧化苯甲酰,氢过 氧化物如叔丁基过氧化氢,二烷基过氧化物如过氧化二叔丁基,偶氮类引发剂如偶氮二异 丁腈、偶氮二异庚腈。
[0066] 在优选的实施方式中,引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)。
[0067] 本发明人发现,AIBN为引发剂制备的丙烯酸聚合物不易发生凝胶现象,且分子量 分布较窄,有利于制备较高固含量的水溶性丙烯酸酯聚合物。
[0068] 在本发明步骤2中,基于丙烯酸酯类单体混合物I为100~210重量份,混合物A 中的引发剂的添加量为1~5重量份,优选为2~4重量份,如3重量份。
[0069] 在本发明中,优选将上述丙烯酸酯类单体混合物I、硅烷偶联剂和引发剂混合均匀 后再加入步骤1的体系中,本发明对混合方式不做特别限定,可以使用现有技术中任意一 种能够将上述混合物混合均匀的方式,如机械搅拌,磁力搅拌,超声振荡等方式,优选使用 超声振荡的方式进行混合。
[0070] 在本发明一种优选的实施方式中,将上述丙烯酸酯类单体混合物I、硅烷偶联剂和 引发剂在混合均匀后,进行过滤处理,除去其中不溶性杂质,利于反应的后续进行,本发明 对过滤的方式不做特别限定,可以使用现有技术中任意一种固液分离的方式,如常压过滤, 减压过滤等,优选使用减压过滤。
[0071 ] 在本发明中,所述混合物A优选在1~5小时内,优选为2~4小时内,如3小时 内滴加完毕。当滴加速度过慢,滴加时间过长,大于5小时时,制得的丙烯酸聚合物的性能 不稳定,重现性差;当滴加速度过快,滴加时间过短,小于1小时时,制得的丙烯酸聚合物分 子量分布宽,分子间交联得不均勾。
[0072]在本发明步骤2中,加入混合物A时,控制反应体系的温度为60 °C~95°C,优选 70°C~90°C,如 80°C,85°C或 90°C。
[0073] 本发明优选采用滴加的方式向步骤1的体系中加入混合物A。
[0074] 步骤3,向步骤2得到的体系中补加引发剂和链转移剂,反应,任选在保温下进行。
[0075] 本发明人发现,将混合物A滴加完毕后,再向反应体系中补加引发剂和链转移剂 可以加速聚合反应的进行,而且也能够控制聚合反应在适当的速度下进行。
[0076] 在本发明步骤3中,所述引发剂的选择范围与步骤2中所述引发剂的选择范围相 同,优选地,与步骤2中所述引发剂相同。
[0077] 在本发明步骤3中,基于步骤1中丙烯酸酯类单体混合物I为100~210重量份, 所述引发剂为〇. 3~1重量份,优选为0. 4~0. 8重量份,如0. 6重量份。
[0078] 在本发明步骤3中,所述链转移剂的选择范围与步骤2中所述链转移剂的选择范 围相同,优选地,与步骤2中所述链转移剂相同。
[0079] 在本发明步骤3中,基于步骤1中丙烯酸酯类单体混合物I为100~210重量份, 所述链转移剂为〇. 3~1重量份,优选为0. 4~0. 8重量份,如0. 6重量份。
[0080] 在本发明步骤3中,优选将引发剂和链转移剂溶解于溶剂中再加入反应体系中, 从而避免了因为局部浓度过大而引起的反应不均衡,也使得生成的丙烯酸聚合物分子量分 布窄。
[0081] 在本发明步骤3中,所述溶剂的选择范围与步骤1中所述溶剂的选择范围相同,优 选地,与步骤1中所述溶剂相同。
[0082] 在本发明步骤3中,基于步骤1中丙烯酸酯类单体混合物I为100~210重量份, 所述溶剂为10~30重量份,优选为15~25重量份,如20重量份。
[0083] 在本发明步骤3中,在补加入引发剂和链转移剂后,优选在60°C~90°C条件下保 温反应,优选保温反应的时间为〇. 5~2小时,如1小时。
[0084] 步骤4,向步骤3得到的体系中加入包含丙烯酸类单体混合物II、硅烷偶联剂和引 发剂的混合物B。
[0085] 本发明人发现,在步骤3制得的体系中加入混合物B,增强了制得的水性丙烯酸树 脂的亲水性,使其既能够在水溶液中稳定存在,同时又具有良好的耐水性,不受任何理论束 缚,本发明人认为,步骤4加入的混合物B中的丙烯酸类单体混合物II以步骤3制得的聚 合物为内核,在其表面包覆聚合,形成双层结构的水性丙烯酸树脂,其中,步骤3制得的丙 烯酸酯聚合物表面不存在自由的羧基,表现为疏水性,而步骤4加入的混合物B中引入了丙 烯酸类化合物,而自由的羟基并非聚合反应的活性位点,因此,经过步骤4后制得的水性丙 烯酸树脂,在其表面上具有自由的羧基,从而,增加了水性丙烯酸树脂的亲水性,进而,经过 步骤3和步骤4制得的水性丙烯酸树脂既具有良好的亲水性,S卩,水溶性增强,同时又具有 良好的耐水性。
[0086] 在本发明步骤4中,所述丙烯酸类单体混合物II包括以下重量配比的组分,
[0087]
[0092] 在本发明步骤4中,所述硅烷偶联剂的选择范围与步骤2中所述硅烷偶联剂的选 择范围相同,优选地,与步骤2中所述硅烷偶联剂相同。
[0093] 在本发明步骤4中,基于丙烯酸类单体混合物II为158~285重量份,硅烷偶联 剂为8~15重量份,优选为9~13重量份,如11重量份。
[0094] 在本发明步骤4中,所述引发剂的选择范围与步骤2中所述引发剂的选择范围相 同,优选地,与步骤2中所述引发剂相同。
[0095] 在本发明步骤4中,基于丙烯酸类单体混合物II为158~285重量份,引发剂为 3~8重量份,优选为4~6重量份,如5重量份。
[0096] 在本发明一种优选实施方式中,将上述丙烯酸类单体混合物II、硅烷偶联剂和引 发剂混合均匀后再加入步骤4的体系中,本发明对混合方式不做特别限定,可以使用现有 技术中任意一种能够将上述混合物混合均匀的方式,如机械搅拌,磁力搅拌,超声振荡等方 式,优选使用超声振荡的方式进行混合。
[0097] 在本发明一种优选的实施方式中,将上述丙烯酸类单体混合物II、硅烷偶联剂和 引发剂在混合均匀后,进行过滤处理,除去其中不溶性杂质,利于反应的后续进行,本发明 对过滤的方式不做特别限定,可以使用现有技术中任意一种固液分离的方式,如常压过滤, 减压过滤等,优选使用减压过滤。
[0098] 在本发明中,所述混合物B优选在1~5小时内,优选为2~4小时内,如3. 5小 时内滴加完毕。当滴加速度过慢,滴加时间过长,大于5小时时,制得的丙烯酸聚合物的性 能不稳定,重现性差;当滴加速度过快,滴加时间过短,小于1小时时,制得的丙烯酸聚合物 分子量分布宽,分子间交联得不均勾。
[0099] 在本发明步骤4中,加入混合物B时,控制反应体系的温度为60 °C~95 °C,优选 70 °C~90 °C,如80 °C,85 °C或90 °C,更优选与步骤3中反应温度相同。
[0100] 本发明优选采用滴加的方式向步骤3的体系中加入混合物B。
[0101] 步骤5,向步骤4得到的体系中补加引发剂、链转移剂,反应,任选在保温下进行。
[0102] 本发明人发现,将混合物B滴加完毕后,再向反应体系中补加引发剂和链转移剂 可以加速聚合反应的进行,而且也能够控制聚合反应在适当的速度下进行。
[0103] 在本发明步骤5中,所述引发剂的选择范围与步骤2中所述引发剂的选择范围相 同,优选地,与步骤2中所述引发剂相同。
[0104] 在本发明步骤5中,基于步骤4中丙烯酸类单体混合物II为158~285重量份, 所述引发剂为〇. 5~2重量份,优选为0. 8~1. 5重量份,如1. 2重量份。
[0105] 在本发明步骤5中,所述链转移剂的选择范围与步骤2中所述链转移剂的选择范 围相同,优选地,与步骤2中所述链转移剂相同。
[0106] 在本发明步骤5中,基于步骤4中丙烯酸类单体混合物II为158~285重量份, 所述链转移剂为〇. 3~1重量份,优选为0. 4~0. 8重量份,如0. 6重量份。
[0107] 在本发明步骤5中,优选将引发剂和链转移剂溶解于溶剂中再加入反应体系中, 从而避免了因为局部浓度过大而引起的反应不均
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