一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂及制备方法和应用。本发明专利技术热塑性丙烯酸树脂中各原料的质量份数配比为：环氧改性丙烯酸聚合物10

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及涂料、玻纤及碳纤维复合材料用热塑性树脂制造领域，更具体的说是涉及一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]丙烯酸树脂是一种性能优异的热塑性塑料，广泛的应用于涂料、装饰、塑料和包装等领域，其极高的透明性倍受青睐，但是其韧性方面以及和基体或者纤维之间的界面结合、耐热等方面明显不足。
[0003]已见的报道中，专利CN1563121A将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯等添加到丙烯酸树脂中，丙烯酸树脂的软化点为85
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130℃，明显提升了丙烯酸树脂的老化和抗冲击性能。专利CN114133498A通过添加SIS树脂和丙烯酸磷酸酯等，提升了丙烯酸树脂与金属基体的附着力。专利CN105778006B则是在丙烯酸树脂中添加醇类溶剂、聚酰胺树脂和聚酯树脂，以及甲基丙烯酸缩水甘油酯来提升树脂对塑料底层的界面结合，特别是尼龙基体效果更佳。
[0004]从已见的报道中，丙烯酸树脂往往通过添加如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯等分子量大一些的丙烯酸聚合物，来提高树脂体系的韧性和耐温性能；或者添加一些与基体有化学反应或者相似相溶的树脂，来提升丙烯酸树脂与金属或塑料基体的界面结合。但是现有丙烯酸树脂与玻璃纤维或者碳纤维界面结合性差，而且现有技术均没有公开含一种可以提升与玻璃纤维或者碳纤维界面结合且本身韧性好的丙烯酸树脂，这对目前热塑性复合材料的发展非常重要。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的丙烯酸树脂与玻璃纤维或者碳纤维界面结合性差的技术问题，本专利技术的第一方面提供一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂。本专利技术的第二方面提供一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂的制备方法。本专利技术的第三方面提供一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂的应用。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂，由环氧改性丙烯酸聚合物、甲基丙烯酸甲酯、功能型丙烯酸、丙烯酸调节剂、丙烯酸有机硅单体和引发剂组成，各原料的质量配比为：
[0008][0009]所述环氧改性丙烯酸聚合物的结构式为：
[0010]式中，R1为环氧聚合物的化学结构式去掉一个结构后剩余的残基；所述环氧聚合物包括双酚A环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或多种；
[0011]R2为端羟基丙烯酸的化学结构式去掉羟基结构后剩余的残基，所述端羟基丙烯酸包括丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，丙烯酸羟丁酯中的一种和多种。
[0012]所述环氧改性丙烯酸聚合物的制备方法为：将所述环氧聚合物、端羟基丙烯酸、催化剂和阻聚剂在溶剂中混合反应得到，反应温度为60～95℃，反应时间为2～4h，所述环氧聚合物与端羟基丙烯酸的摩尔比为1:1。
[0013]所述催化剂包括四丁基溴化铵、三苯基膦和三氟化硼乙醚中的一种或多种；所述催化剂的用量为所述环氧聚合物质量的0.45～1wt％；所述溶剂包括二氧六环、乙二醇二甲醚和二甲亚砜中的一种或多种；所述溶剂与所述环氧聚合物中环氧官能团的摩尔比为(1～1.5)：1；所述阻聚剂包括对苯二酚、四氯苯醌、l,4
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萘醌和N,N
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二甲基苄胺中的一种或多种；所述阻聚剂的用量为所述端羟基丙烯酸质量的0.01～0.15wt％。
[0014]所述环氧改性丙烯酸聚合物与所述丙烯酸有机硅单体的质量比为10:1
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40:1。
[0015]所述功能型丙烯酸是含有环氧基体的丙烯酸，包括丙烯酸缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚、烯丙醇缩水甘油醚、羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚中的一种或者多种。
[0016]所述丙烯酸调节剂包括丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丁酯、异冰片丙烯酸酯中的一种或者多种。
[0017]所述丙烯酸有机硅单体是含有丙烯酸官能团的有机硅，包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、三乙烯氧基乙烯基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或者多种。
[0018]所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化叔戊基新戊酸脂、过氧化新戊酸叔丁酯、叔丁基过样戊酸丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、过氧化二酰、过硫酸盐、双氧水、叔丁基过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸纳的任意一种或者多种。
[0019]一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂的制备方法，包括如下步骤：
[0020]步骤1：将甲基丙烯酸甲酯加入到反应容器中，加热到50
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70℃；
[0021]步骤2：将环氧改性丙烯酸聚合物、功能型丙烯酸、丙烯酸有机硅单体和丙烯酸调节剂均匀混合得到树脂相；
[0022]步骤3：将所述树脂相和引发剂同时加入到步骤1的反应器中，抽真空，保持压力1kpa，30min或惰性气体保护下，将反应器升温到80
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85℃，保温1
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4h，反应结束。
[0023]一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂的应用，应用于玻璃纤维或者碳纤维复合材料及涂料领域。
[0024]本专利技术的有益技术效果
[0025]本专利技术提供的一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂，应用于玻璃纤维或者碳纤维复合材料及涂料领域，可以明显的提升树脂的韧性和与基体的界面结合。一方面，本专利技术将环氧树脂和硅烷引入到丙烯酸树脂体系，使得丙烯酸树脂体系自由活动体积增加，同时侧链带有大量活性的官能团，树脂固化后具有优异的拉伸强度、冲击性能和断裂伸长率；另一方面，环氧改性丙烯酸聚合物的R1基团，在高温下保持稳定性，与玻纤表面的上浆剂相结合，提高界面润湿性能，以及有机硅是侧链，与玻纤结合用，从而极大地增强树脂与玻璃纤维等基体的界面结合。同时本树脂还具有无需使用增塑剂和溶剂，无VOC排放等优点。
[0026]所述环氧改性丙烯酸聚合物的制备方法为：将所述环氧聚合物、端羟基丙烯酸、催化剂和阻聚剂在溶剂中混合反应得到，反应温度为60～95℃，反应时间为2～4h，所述环氧聚合物与端羟基丙烯酸的摩尔比为1:1。所述催化剂包括四丁基溴化铵、三苯基膦和三氟化硼乙醚中的一种或多种；所述催化剂的用量为所述环氧聚合物质量的0.45～1wt％；所述溶剂包括二氧六环、乙二醇二甲醚和二甲亚砜中的一种或多种；所述溶剂与所述环氧聚合物中环氧官能团的摩尔比为(1～1.5)：1；所述阻聚剂包括对苯二酚、四氯苯醌、l,4
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萘醌和N,N
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二甲基苄胺中的一种或多种；所述阻聚剂的用量为所述端羟基丙烯酸质量的0.01～0.15wt％。本专利技术将环氧聚合物与端羟基丙烯酸在催化剂和阻聚剂的参与下通过缩聚连接到一起，得到用于合成热塑性丙烯酸树脂用的重要物质—上述环氧改性丙烯酸聚合物，可有效的提升树脂的韧性和与基体的界面结合。
[0027]优选的，可以通过调整所述环氧改性丙烯酸聚合物与所述丙烯酸有机硅单体的比例为10:1
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40:1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂，其特征在于由环氧改性丙烯酸聚合物、甲基丙烯酸甲酯、功能型丙烯酸、丙烯酸调节剂、丙烯酸有机硅单体和引发剂组成，各原料的质量配比为：所述环氧改性丙烯酸聚合物的结构式为：式中，R1为环氧聚合物的化学结构式去掉一个结构后剩余的残基；所述环氧聚合物包括双酚A环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或多种；R2为端羟基丙烯酸的化学结构式去掉羟基结构后剩余的残基，所述端羟基丙烯酸包括丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，丙烯酸羟丁酯中的一种和多种。2.根据权利要求1所述的一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂，其特征在于所述环氧改性丙烯酸聚合物的制备方法为：将所述环氧聚合物、端羟基丙烯酸、催化剂和阻聚剂在溶剂中混合反应得到，反应温度为60～95℃，反应时间为2～4h，所述环氧聚合物与端羟基丙烯酸的摩尔比为1:1。3.根据权利要求2所述的一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂，其特征在于所述催化剂包括四丁基溴化铵、三苯基膦和三氟化硼乙醚中的一种或多种；所述催化剂的用量为所述环氧聚合物质量的0.45～1wt％；所述溶剂包括二氧六环、乙二醇二甲醚和二甲亚砜中的一种或多种；所述溶剂与所述环氧聚合物中环氧官能团的摩尔比为(1～1.5)：1；所述阻聚剂包括对苯二酚、四氯苯醌、l,4
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萘醌和N,N
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二甲基苄胺中的一种或多种；所述阻聚剂的用量为所述端羟基丙烯酸质量的0.01～0.15wt％。4.根据权利要求1所述的一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂，其特征在于所述环氧改性丙烯酸聚合物与所述丙烯酸有机硅单体的质量比为10:1
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40:1。5.根据权利要求1所述的一种高韧性、强界面热塑性丙烯酸树脂，其特征在于所述功能型丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝名扬，龙浩，刘伟廷，王洲一，韩利雄，曹均凯，李艳平，谭明军，谢远隆，
申请(专利权)人：重庆国际复合材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：