一种磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂及其制备方法和应用。本发明专利技术的磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂，具有如式(Ⅰ)所示结构：其中R

【技术实现步骤摘要】
一种磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子材料合成
，更具体的，涉及一种磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂及其制备方法和应用。
技术介绍
环氧树脂因对基材良好的附着力、耐化学品性能良好、同时具有较高的耐热性及电绝缘性，在建筑、电子电器、涂料、胶粘剂等领域被广泛应用。但由于传统的环氧树脂属于油性，其链段自身没有引入亲水基团或引入的亲水基团亲水性不强，通常还需要通过后期添加乳化剂或者成盐剂增强其水溶性。中国专利申请CN101914171A公开了一种磺酸型UV固化水性环氧乳液，利用环氧富马酰氯与氨基磺酸反应将磺酸基团引入分子链两端制得UV固化水性环氧乳液，但是在反应过程中会有氯化氢气体产生，为避免有害气体逸出，还额外需要在体系中加入碱进行吸收。中国专利申请CN111961169A公开了一种水性环氧树脂乳液，包括环氧树脂、乳化剂和水，提高了环氧树脂的亲水性和乳化性。但外加乳化剂常需借助强力的机械搅拌使得环氧树脂均匀分散，一方面工艺流程较多，另一方面容易受外界影响发生破乳，使得亲水性能劣化。因此，需要开发出一种亲水性良好的环氧丙烯酸酯树脂。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的亲水性差的缺陷，提供一种磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂，该酸盐型环氧丙烯酸酯树脂引入了具有强亲水性的磺酸盐结构，大大提升了环氧丙烯酸酯树脂的亲水性能。本专利技术的另一目的在于提供上述磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供上述磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂在制备水性光固化涂料中的应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂，具有如式(Ⅰ)所示结构：其中R1为如下结构中的一种或几种：R2为H或CH3；n为1～3的正整数。本专利技术的磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂中引入了磺酸盐结构，由于磺酸盐基团为强亲水基团，大大提升了环氧丙烯酸酯树脂的亲水性能；同时磺酸盐相较于铵盐体系气味更低，避免了环氧树脂的气味残留问题。磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂中的R1为链状及环状构象，能够提升树脂的水溶性以及树脂的硬度；其中为链状结构，相较于的环状结构，在树脂乳化时具有链状结构的分子链更容易发生构象转变从而具有更好的水溶性。优选地，所述R1为本专利技术还保护上述磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂的制备方法，包括如下步骤：S1.将磺酸盐二元醇和酸酐类化合物混合后，在搅拌条件下加热至100～105℃反应1h，监控反应液酸值；S2.理论酸值按照反应物投料的摩尔比计算，当滴定酸值达到理论值时，向S1中的反应液中加入环氧树脂和催化剂，在110～112℃条件下反应至酸值＜5mgKOH/g；S3.向S2中的反应液中加入溶有阻聚剂的封端单体，在115～118℃条件下反应至酸值＜5mgKOH/g，得到所述磺酸盐型环氧丙烯酸树脂。本专利技术所述制备方法，以磺酸盐二元醇和酸酐类化合物为原料引入磺酸盐基团，在合成过程中不会带来如氯化氢的有毒有害气体。在S1、S2、S3的步骤中，随着反应进行，反应物的分子量呈增加的趋势，分子间的缠结增加，有效碰撞几率减小；因此反应温度呈梯度上升，以增加分子间的有效碰撞几率，促进反应程度进行更加完全。但S1～S3中反应温度也不易过高，过高的反应温度会使得封端单体发生聚合，产生凝胶。因此，设置S1中100～105℃、S2中110～112℃、S3中115～118℃梯度升高的反应温度。优选地，所述磺酸盐二元醇的分子量为500～1000。一般来说，分子量较小的磺酸盐二元醇中亲水链段占比较大，随着分子量的增加，其疏水链段占比增加，因此分子量较小的磺酸盐二元醇的水溶性更优。优选地，所述磺酸盐二元醇的含水率＜0.1％。优选地，所述酸酐类化合物为丁二酸酐、邻苯二甲酸酐或六氢苯酐中的一种或几种。优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂。所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为190，所述双酚F型环氧树脂的环氧当量为170。优选地，所述催化剂为三苯基膦和/或三乙基苄基氯化铵。优选地，所述阻聚剂为叔丁基对苯二酚、对羟基苯甲醚(MEHQ)、2-甲氧基对苯二酚中的一种或几种。阻聚剂的加入可以阻止封端单体在高温下聚合。优选地，所述封端单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸。优选地，所述磺酸盐二元醇、酸酐类化合物、环氧树脂、催化剂、阻聚剂和封端丙烯酸的质量比为(25～38)∶(5～8)∶(28～40)∶(0.3～0.5)∶(0.05～0.08)∶(5～8)。所述磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂可分散于水中。本专利技术还保护上述磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂在制备水性光固化涂料中的应用。优选地，所述水性光固化涂料包括如下重量份的组分：磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂70～80份、光引发剂1.5～3份、水20～30份。所述光引发剂可以为光固化涂料中常用的光引发剂。可选的，所述光引发剂为TPO(2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦)、TPOL(2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯)、1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮)。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂中引入了磺酸盐结构，由于磺酸盐基团为强亲水基团，大大提升了环氧丙烯酸酯树脂的亲水性能，且在合成过程中不会带来有毒有害气体。(2)本专利技术的磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂与光引发剂、水混合后制得的水性光固化涂料在紫外光条件下可迅速固化，固化后的涂层水接触角≤65°。附图说明图1为实施例1～2及对比例1所制备的环氧丙烯酸酯树脂的外观。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。实施例及对比例中的原料均可通过市售得到；其中磺酸盐二元醇，含水率均＜0.1％，购自北京佰源化工有限公司，BY3306(500分子量)、BY3303(1000分子量)，BY3305B(2000分子量)；聚酯二元醇，分子量500，由甲基丙二醇和丁二酸酯化脱水制得。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。实施例1本实施例提供一种磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂，制备方法如下：S1.将磺酸盐二元醇(BY3306，分子量500)和丁二酸酐混合后，在搅拌条件下加热至100～105℃反应1h，监控反应液酸值；S2.当反应液酸值达到160mgKOH/g时，向S1中的反应液中加入双酚A型环氧树脂(环氧当量为190)和催化剂三苯基膦，在110～112℃条件下反应至酸值＜5mgKOH/g；S3.向S2中的反应液中加入溶有阻聚剂(对羟基苯甲醚)的丙烯酸，在115～118℃条件下反应至酸值＜5mgKOH/g，得到所述磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂；其中磺酸盐二元醇(BY3306)、丁二酸酐、双酚A型环氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂，其特征在于，具有如式(I)所示结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂，其特征在于，具有如式(I)所示结构：



其中R1为如下结构中的一种或几种：



R2为H或CH3；n为1～3的正整数。


2.根据权利要求1所述磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂，其特征在于，所述R1为


3.权利要求1或2所述磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将磺酸盐二元醇和酸酐类化合物混合后，在搅拌条件下加热至100～105℃反应1h，监控反应液酸值；
S2.当酸值达到理论值时，向S1中的反应液中加入环氧树脂和催化剂，在110～112℃条件下反应至酸值＜5mgKOH/g；
S3.向S2中的反应液中加入溶有阻聚剂的封端丙烯酸，在115～118℃条件下反应至酸值＜5mgKOH/g，得到所述磺酸盐型环氧丙烯酸酯树脂。


4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述磺酸盐二元醇的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗青宏，张栋棋，刘晓暄，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44