通過丙烯酸類單體與環(huán)氧樹脂接枝共聚反應(yīng)，在環(huán)氧樹脂中引入強(qiáng)親水性基團(tuán)-COOH使樹脂水性化，從而可得涂膜附著力、柔韌性、耐水性很好，適用作罐頭內(nèi)壁涂料和防腐涂料。這就是丙烯酸/環(huán)氧樹脂接枝共聚物及其水性涂料，它作為食品級(jí)防腐材料，既有安全性、又有功能性，應(yīng)用效果非常理想，得到了業(yè)界的高度肯定。
環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的金屬附著性和防腐蝕性，是目前應(yīng)用最為廣泛、最為重要的樹脂之一。常用環(huán)氧樹脂為非水溶性，目前生產(chǎn)應(yīng)用的環(huán)氧涂料主要為溶劑型涂料，因此在大力提倡環(huán)保的今天，進(jìn)行環(huán)氧樹脂水性化的研究具有十分重要的意義。專家表示，環(huán)氧樹脂水性化的方法主要有乳化法和化學(xué)改性法，其中乳化法包括直接乳化、相反轉(zhuǎn)、固化劑乳化法，都需要加乳化劑，這樣制得乳液的粒子粒徑較大，通常為微米級(jí)，由于存在較多的乳化劑，其耐水性和耐溶劑性等性能比溶劑型的差且適用期短。近20年來有人利用丙烯酸類改性環(huán)氧樹脂，得到的乳液粒子較細(xì)，可達(dá)納米級(jí)，乳液穩(wěn)定性好。它既具有環(huán)氧樹脂的高模量、高強(qiáng)度、耐化學(xué)品和優(yōu)良防腐性，又兼具丙烯酸樹脂光澤、豐滿度、耐侯性好等特點(diǎn)，特別適用于罐頭內(nèi)壁涂料和汽車防腐涂料。
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鄭州大學(xué)工學(xué)院化工學(xué)院最近采用溶液聚合法，將丙烯酸單體接枝到環(huán)氧樹脂上，得到的環(huán)氧一丙烯酸樹脂復(fù)合溶液用胺中和后，加水稀釋即得水乳液，突破了常規(guī)乳液聚合只能在100℃以下進(jìn)行限制，并可以通過調(diào)配環(huán)氧樹脂的比例，制得不同使用性能的乳液。研究人員通過重點(diǎn)考察環(huán)氧樹脂分子質(zhì)量大小、丙烯酸單體種類、聚合反應(yīng)溫度，以及反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)乳液穩(wěn)定性、漆膜性能影響，確定了最佳反應(yīng)條件和漆膜固化條件。環(huán)氧-丙烯酸樹脂的合成反應(yīng)是自由基聚合機(jī)理，環(huán)氧樹脂雖然沒有不飽和雙鍵，但含有醚鍵，其鄰位碳原子上的“a-H”和叔碳原子上的“H”相對(duì)而言較活潑，在引發(fā)劑自由基的作用下可形成自由基，引發(fā)與丙烯酸(甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯等)不飽和單體的接枝聚合反應(yīng)，制得環(huán)氧丙烯酸樹脂。
聚合反應(yīng)的接枝率不可能100%，最終產(chǎn)物為未接枝的環(huán)氧樹脂、接枝聚合的環(huán)氧樹脂和丙烯酸共聚物的混合物，其中環(huán)氧接枝丙烯酸樹脂作為增容劑使環(huán)氧樹脂與丙烯酸樹脂成為相容性較好的混和體系。采用色漆和清漆用漆基酸值的測(cè)定法GB6743-1986測(cè)定聚合反應(yīng)制得的環(huán)氧丙烯酸樹脂的酸值，與簡(jiǎn)單混合物的理論計(jì)算酸值接近，說明該聚合反應(yīng)是丙烯酸單體與環(huán)氧樹脂脂肪碳鏈的接枝聚合反應(yīng)，而沒有酯化反應(yīng)。專家說，用二甲基乙醇胺中和成鹽，去離子水稀釋即可制得穩(wěn)定的水分散性環(huán)氧丙烯酸乳液；環(huán)氧丙烯酸樹脂的合成反應(yīng)選用大分子質(zhì)量的雙酚A型環(huán)氧樹脂607(或609)，共溶劑乙二醇單丁醚與正丁醇質(zhì)量比為1：2，根據(jù)乳液穩(wěn)定性和漆膜綜合性能確定反應(yīng)條件，接枝反應(yīng)溫度120℃，時(shí)間6h，50℃加二甲基乙醇胺中和及水分散反應(yīng)1h。漆膜固化條件為大于150℃下30min烘干。
