本發(fā)明涉及水性涂料領(lǐng)域，主要涉及一種水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂及制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
溶劑型涂料憑借其優(yōu)越的亮度、硬度、附著力等特性成為市場(chǎng)上主流涂料產(chǎn)品，但其大部分以有機(jī)溶劑為分散劑，成本居高不下，而且產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物(voc)嚴(yán)重污染環(huán)境，同時(shí)還存在易燃易爆等不安全因素，所以綠色環(huán)保型涂料是涂料行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。水性涂料是以水溶性樹脂為成膜物，目前市場(chǎng)上的水溶性環(huán)氧樹脂大部分是乳液的形態(tài)，存在如下諸多缺點(diǎn)：1、乳液加水比例不高，成本優(yōu)勢(shì)不大；2、容易破乳，產(chǎn)生分層現(xiàn)象；3、亮度、硬度、附著力等性能指標(biāo)很難達(dá)到溶劑型樹脂的效果，應(yīng)用受到限制。
因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂及制備方法和應(yīng)用，旨在解決現(xiàn)有水溶性環(huán)氧樹脂存在的乳液加水比例不高導(dǎo)致成本優(yōu)勢(shì)低等問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂，其中，按照重量分?jǐn)?shù)計(jì)，其原料組成包括以下組分：
甲基丙烯酸甲酯20-30；
丙烯酸丁酯35-45；
丙烯酸辛酯5-10；
丙烯酸羥丙酯3-7；
甲基丙烯酸6-10；
丙烯酸2-5；
硅烷氧化物2-4；
過氧化苯甲酰5-7；
氣相法二氧化硅1-3；
環(huán)氧樹脂8-12；
引發(fā)劑3-5；
丙二醇甲醚25-35；
醚類溶劑10-20；
中和劑7-9。
所述的水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂，其中，原料組成還包括水，用于調(diào)節(jié)固含量為40%-70%。
所述的水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂，其中，所述引發(fā)劑為過氧化-2-乙基己酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔丁酯或過氧化二異丙苯。
所述的水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂，其中，所述中和劑為二甲基乙醇、三乙胺、二甲基二醇胺中的一種或幾種的混合物。
所述的水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂，其中，所述醚類溶劑為丙二醇丁醚、二乙二醇乙醚中的一種或幾種的混合物。
所述的水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂，其中，所述硅烷氧化物為硅油、硅橡膠、聚二甲基硅氧烷或硅酮樹脂。
一種如上所述的水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂的制備方法，其中，包括以下步驟：
將甲基丙烯酸甲酯20-30份、丙烯酸丁酯35-45份、丙烯酸辛酯5-10份、丙烯酸羥丙酯3-7份、甲基丙烯酸6-10份、丙烯酸2-5份、硅烷氧化物2-4份、過氧化苯甲酰2.5-3.5份、氣相法二氧化硅0.5-1.5份混合均勻后得到混合液；
將環(huán)氧樹脂8-12份、氣相法二氧化硅0.5-1.5份、丙二醇甲醚25-35份和引發(fā)劑3-5份加熱溶解，溫度升至110-130攝氏度時(shí)開始攪拌并保溫0.5-1小時(shí)；
在100-110攝氏度條件下滴加所述混合液，在3-5小時(shí)內(nèi)滴加完畢，保溫0.5-1.5小時(shí)；
加入過氧化苯甲酰2.5-3.5份和醚類溶劑10-20份的混合溶液，在100-110攝氏度條件下保溫0.5-1.5小時(shí)；
待溫度降至50攝氏度以下，加入中和劑，調(diào)節(jié)ph值為7-7.5，并攪拌均勻。
所述的水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂的制備方法，其中，還包括以下步驟：
加水調(diào)節(jié)固含量至40%-70%，攪拌均勻即可。
所述的水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂的制備方法，其中，在加入中和劑之前，還包括以下步驟：
取樣，加入胺水，待樣品可充分溶解在水中，再終止反應(yīng)并開始降溫。
一種如上所述的水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂的應(yīng)用，其中，將所述水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂用于制備水性涂料。
有益效果：本發(fā)明提供了一種水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂及其制備方法，所述水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂與水能以任意比例混溶，綠色清潔無污染，同時(shí)大大降低了生產(chǎn)成本，利用該樹脂制成的水性涂料不僅儲(chǔ)存穩(wěn)定，還具有優(yōu)異的亮度、硬度、附著力等性能。所述水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、能夠與水進(jìn)行無限混溶，成本相比溶劑型涂料降低了60%；2、由于使用水為分散劑，非易燃易爆，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果；3、本產(chǎn)品存儲(chǔ)性能穩(wěn)定，不易分層，可配制成水性涂料廣泛應(yīng)用于汽車、家具、家電、機(jī)電等領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂及制備方法和應(yīng)用，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明所提供的一種水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂，按照重量分?jǐn)?shù)計(jì)，其原料組成包括以下組分：
甲基丙烯酸甲酯20-30份；
丙烯酸丁酯35-45份；
丙烯酸辛酯5-10份；
丙烯酸羥丙酯3-7份；
甲基丙烯酸6-10份；
丙烯酸2-5份；
硅烷氧化物2-4份；
過氧化苯甲酰5-7份；
氣相法二氧化硅1-3份；
環(huán)氧樹脂8-12份；
引發(fā)劑3-5份；
丙二醇甲醚25-35份；
醚類溶劑10-20份；
中和劑7-9份。
進(jìn)一步地，原料組成還包括水，用于調(diào)節(jié)固含量為40%-70%。
所述醚類溶劑可以為丙二醇丁醚、二乙二醇乙醚中的一種或幾種的混合物。
所述中和劑可以為二甲基乙醇、三乙胺、二甲基二醇胺中的一種或幾種的混合物。
所述引發(fā)劑可以為過氧化-2-乙基己酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔丁酯或過氧化二異丙苯。
所述硅烷氧化物可以為硅油、硅橡膠、聚二甲基硅氧烷或硅酮樹脂。
本發(fā)明所提供的水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂，通過單體的調(diào)配以及工藝的改進(jìn)，使所得到的水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂可以與水混融，不產(chǎn)生渾濁，水白透明。
本發(fā)明中還提供所述水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂的制備方法，包括以下步驟：
(1)按重量份數(shù)計(jì)，將甲基丙烯酸甲酯20-30份、丙烯酸丁酯35-45份、丙烯酸辛酯5-10份、丙烯酸羥丙酯3-7份、甲基丙烯酸6-10份、丙烯酸2-5份、硅烷氧化物2-4份、過氧化苯甲酰2.5-3.5份、氣相法二氧化硅0.5-1.5份混合均勻后得到混合液；
(2)按重量份數(shù)計(jì)，將環(huán)氧樹脂8-12份、氣相法二氧化硅0.5-1.5份、丙二醇甲醚25-35份和引發(fā)劑3-5份加熱溶解，溫度升至110-130攝氏度時(shí)開始攪拌并保溫0.5-1小時(shí)；
(3)在100-110攝氏度條件下將步驟(1)中所述混合液在3-5小時(shí)均勻滴加入(2)中，保溫0.5-1.5小時(shí)；
(4)按重量份數(shù)計(jì)，在步驟(3)中加入過氧化苯甲酰2.5-3.5份和醚類溶劑10-20份的混合溶液，在100-110攝氏度條件下保溫0.5-1.5小時(shí)；
(5)取樣，加入胺水，待樣品可充分溶解在水中，即可終止反應(yīng)并開始降溫；
(6)待溫度降至50攝氏度以下，加入中和劑，調(diào)節(jié)ph值為7-7.5，并攪拌均勻；
(7)加入自來水調(diào)節(jié)固含量40%-70%，攪拌均勻即可。
本發(fā)明中還提供所述水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂的應(yīng)用，將所述水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂用于制備水性涂料，可以用于汽車、家具、家電、機(jī)電等領(lǐng)域。
以下通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1
將甲基丙烯酸甲酯20份、丙烯酸丁酯40份、丙烯酸辛酯7份、丙烯酸羥丙酯3份、氣相法二氧化硅1.5份、甲基丙烯酸7份、丙烯酸3份、硅油2份、過氧化苯甲酰2.5份混合均勻得到混合液；環(huán)氧樹脂8份、丙二醇甲醚30份、氣相法二氧化硅1.5份和過氧化-2-乙基己酸叔丁酯3份，加熱溶解，溫度升至120攝氏度時(shí)開始攪拌并保溫半小時(shí)；然后在100攝氏度條件下均勻滴加混合液(3-5小時(shí)滴加完成)，保溫1小時(shí)；加入過氧化苯甲酰2.5份和丙二醇丁醚15份的混合溶液，在同樣溫度下保溫1小時(shí)；取樣，加入胺水，待樣品可充分溶解在水中，即可終止反應(yīng)并開始降溫；待溫度降至50攝氏度以下，加入二甲基乙醇胺，調(diào)節(jié)ph值為7，并攪拌30分鐘；加入自來水調(diào)節(jié)固含量為40%，攪拌均勻即可。
所得產(chǎn)品能與水進(jìn)行無限混溶，在本實(shí)施例所得的水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂加入1倍、2倍、3倍、4倍的水，樹脂仍然水白透明無渾濁，且長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)后不易分層。
對(duì)所述水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂進(jìn)行亮度、硬度、附著力等性能測(cè)試：亮度，在90以上；硬度，在2h以上；附著力，百格測(cè)試通過；耐鹽霧，5%鹽水，96小時(shí)；耐水，40攝氏度，90小時(shí)。
實(shí)施例2
將甲基丙烯酸甲酯25份、丙烯酸丁酯42份、丙烯酸辛酯8份、丙烯酸羥丙酯5份、氣相法二氧化硅0.5份、甲基丙烯酸8份、丙烯酸4份、硅橡膠3份、過氧化苯甲酰6份、30份混合均勻得到混合液；
環(huán)氧樹脂10份、丙二醇甲醚32份、氣相法二氧化硅0.5份和過氧化苯甲酸叔丁酯4份，加熱溶解，溫度升至120攝氏度時(shí)開始攪拌并保溫半小時(shí)；
然后在105攝氏度條件下均勻滴加混合液(3小時(shí)滴加完成)，保溫1小時(shí)；加入過氧化苯甲酰6份和丙二醇丁醚20份的混合溶液，在同樣溫度下再保溫1小時(shí)；取樣，加入胺水，待樣品可充分溶解在水中，即可終止反應(yīng)并開始降溫；待溫度降至50攝氏度以下，加入三乙胺，調(diào)節(jié)ph值為7.5，并攪拌30分鐘；加入自來水調(diào)節(jié)固含量為60%，攪拌均勻即可。
所得產(chǎn)品能與水進(jìn)行無限混溶，在本實(shí)施例所得的水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂加入1倍、2倍、3倍、4倍的水，樹脂仍然水白透明無渾濁，且長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)后不易分層。
對(duì)所述水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂進(jìn)行亮度、硬度、附著力等性能測(cè)試：亮度，在90以上；硬度，在2h以上；附著力，百格測(cè)試通過；耐鹽霧，5%鹽水，96小時(shí)；耐水，40攝氏度，90小時(shí)。
實(shí)施例3
將甲基丙烯酸甲酯30份、丙烯酸丁酯45份、丙烯酸辛酯10份、丙烯酸羥丙酯7份、甲基丙烯酸10份、氣相法二氧化硅1份、丙烯酸5份、聚二甲基硅氧烷4份、過氧化苯甲酰7份混合均勻得到混合液；環(huán)氧樹脂12份、丙二醇甲醚35份、氣相法二氧化硅1份和過氧化二異丙苯5份，加熱溶解，溫度升至120攝氏度時(shí)開始攪拌并保溫半小時(shí)；然后在110攝氏度條件下均勻滴加混合液(2-3小時(shí)滴加完成)，保溫1小時(shí)；加入過氧化苯甲酰7份和二乙二醇乙醚20份的混合溶液，在同樣溫度下保溫1小時(shí)；取樣，加入胺水，待樣品可充分溶解在水中，即可終止反應(yīng)并開始降溫；待溫度降至50攝氏度以下，加入二甲基二醇胺，調(diào)節(jié)ph值為7，并攪拌30分鐘；加入自來水調(diào)節(jié)固含量為70%，攪拌均勻即可。
所得產(chǎn)品能與水進(jìn)行無限混溶，在本實(shí)施例所得的水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂加入1倍、2倍、3倍、4倍的水，樹脂仍然水白透明無渾濁，且長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)后不易分層。
對(duì)所述水溶性丙烯酸改性環(huán)氧有機(jī)硅樹脂進(jìn)行亮度、硬度、附著力等性能測(cè)試：亮度，在90以上；硬度，在2h以上；附著力，百格測(cè)試通過；耐鹽霧，5%鹽水，96小時(shí)；耐水，40攝氏度，90小時(shí)。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。