Page 52 - 《涂层与防护》2019年第7期

袁东明，等：室温自交联水性丙烯酸树脂分散体的制备与性能研究

0 引言 析纯，杭州兴华精细化工有限公司；正丁醇：分析纯，
天津永大化学试剂厂；去离子水：实验室自制。
随着全国环境治理工作的提速，特别是一系列限
1.2 室温自交联丙烯酸树脂分散体的制备
制传统溶剂型涂料生产和使用监管政策的实施 [1-3] ，以
水性丙烯酸涂料为代表的绿色、环境友好型涂料的研
1.2.1 参考配方
发及应用已成为当前涂料工业发展的主要方向。 但水
合成室温自交联水性丙烯酸树脂分散体的参考
性丙烯酸树脂还有很多不足之处，诸如，成膜干燥时
配方如表 1 所示。
间长，耐水性、耐污染性和耐溶剂性较差，硬度低，涂
表 1 丙烯酸树脂分散体参考配方
膜易出现缩孔以及热黏冷脆等缺陷，严重限制了其在
原料 质量份/份
一些性能要求较高领域的应用 [4-5] 。
丁醇 53.80
基于此，有研发人员通过共聚或接枝的方法将乙
丙烯酸丁酯（BA） 41.60
烯基功能单体（如有机硅、含氟单体、环氧单体等）引
碳酸氢钠（NaHCO 3 ） 1.00
入到丙烯酸树脂分子链上对其进行改性，但是往往只
甲基丙烯酸甲酯（MMA） 12.60
能改善树脂单方面的性能， 且仍然存在工艺不稳定、
苯乙烯（St） 11.90
储运稳定性差等问题 [6-8] ；也有研发人员通过在施工前
丙烯酸（AA） 12.00
加 入 能 与—COOH、—OH 等 发 生 交 联 反 应 的 氨 基 树 丙烯酸羟乙酯（HEMA） 20.80
脂、封端异氰酸酯、氮丙啶以及水性环氧树脂等制备 甲基丙烯酸缩水甘油（GMA） 1.00
出了双组份涂料，涂膜的耐水性、机械性能和耐溶剂 偶氮二异丁氰（AIBN） 0.65
性能得到一定改善。 但是，这些方法在不同程度上存 双丙酮丙烯酰胺（DAAM) 2.00
在毒性大、交联密度低、储运稳定性差或成膜温度较 己二酸二酰肼（ADH） 1.20
高等方面的不足 [9-10] 。 因此，迫切需要开发新一代绿色 十二烷基硫醇（SH） 0.20

环保、活性适中、成本低廉的交联改性水性丙烯酸涂 三乙胺（TETN） 6.00
料，以满足市场需求。 去离子水 100.00
针对上述问题， 本研究以酮肼交联改性为基础，
1.2.2 树脂合成工艺
选用原料来源丰富及对环境污染小的功能单体双丙
酮丙烯酰胺（DAAM）和交联剂己二酸二酰肼（ADH）组 按 配 方 称 取 聚 合 单 体 BA、MMA、St、AA、HEMA、
成的交联体系对水性丙烯酸酯树脂进行改性，合成了 GMA、DAAM、链转移剂 SH、以及 pH 缓冲剂碳酸氢钠
在室温下可发生自交联的水性聚丙烯酸树脂分散体， 超声混合 30 min 备用，在洁净的四口烧瓶中加入定量
并对其性能进行了系统的研究。 的丁醇溶剂和 1/4 的混合单体，并在 85 ℃的恒温水浴
锅中搅拌 5 min，随后加入 1/3 量的引发剂（AIBN）恒
1 实验部分 温反应 30 min；补加 1/3 引发剂，并开始以一定的速率
滴加剩余单体，控制滴加时间为 2~3 h，并继续保温 2
1.1 实验原材料及试剂
h。 再补加剩余的引发剂，升温至 90 ℃，并保温 2 h，降
丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯 温至 50 ℃，加入中和剂三乙胺，再加入适量的去离子
酸(AA)、苯乙烯（St）、丙烯酸-β-羟乙酯（HEMA）、十二 水进行分散；最后按照 m（DAAM）∶m（ADH）=5∶3 的质
烷基硫醇（SH）、甲基丙烯酸缩水甘油（GMA）：分析纯， 量比，在上述所得树脂分散体中加入定量的己二酸二
上 海 麦 克 林 生 化 科 技 有 限 公 司 ； 偶 氮 二 异 丁 氰 酰肼（ADH），搅拌 40 min 冷却至室温，得到室温自交
（AIBN）：分析纯，上海阿拉丁生化科技有限公司；三乙 联水性丙烯酸树脂分散体。
胺（TETN）、乙酸乙酯（EA）：分析纯，国药集团化学试
1.3 涂膜的制备
剂有限公司；碳酸氢钠：分析纯，天津市大茂化学试剂
厂；双丙酮丙烯酰胺（DAAM)，己二酸二酰肼（ADH)：分 将所得水性丙烯酸树脂分散体缓慢地倒入模板

36 探索研究 RESEARCH AND DEVELOPMENT