一种水性生物基高成炭丙烯酸树脂及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种水性生物基高成炭丙烯酸树脂，采用丙烯酸软单体和丙烯酸类或乙烯基类硬单体为原料，将木质素活化改性后通过接枝共聚反应引入到丙烯酸树脂结构中；所述丙烯酸软单体和丙烯酸类或乙烯基类硬单体的质量比为1：(1.2～3.0)。本申请还公开了水性生物基高成炭丙烯酸树脂的制备方法和应用。本申请通过化学方法在水性丙烯酸树脂结构中引入木质素，木质素本身含碳量高，所述水性生物基高成炭丙烯酸树脂应用于防火涂料，可提高防火涂料受火后的隔热效率。后的隔热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种水性生物基高成炭丙烯酸树脂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种水性生物基高成炭丙烯酸树脂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]丙烯酸树脂具有优越的保光耐候性、良好的附着力和耐腐蚀性，且其生产工艺相对简单，产品成本较低。因此其被应用于国民经济的各领域，如：建筑、汽车工业、电子工业、机械等领域。因为其较好的综合性能，其也是目前膨胀型钢结构防火涂料使用的主要树脂材料。
[0003]针对钢结构的防火保护，使用膨胀型钢结构防火涂料是目前最为经济，且兼顾耐火性能和装饰性的技术方案。但是目前绝大部分膨胀型钢结构防火涂料在受火后往往存在残炭率较低的不足，而较低的残炭率往往会导致较低的隔热效率，降低了膨胀型防火涂料对钢结构的隔热保护性能。传统的膨胀型钢结构防火涂料往往通过在涂料体系中添加耐高温的无机填料来提高残炭率，增大涂料受火后膨胀层的隔热效率。但是这些填料由于不能参与膨胀体系的发泡反应，且添加进涂料体系后影响涂层其他性能，不是理想的解决方案。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种水性生物基高成炭丙烯酸树脂，通过接枝反应将高含碳量的木质素引入到丙烯酸树脂结构中，从丙烯酸树脂层面来提高防火涂料残炭率，从而提高材料的隔热效率。
[0005]为解决上述问题，本申请所采用的技术方案如下：
[0006]本申请公开了一种水性生物基高成炭丙烯酸树脂，采用丙烯酸软单体和丙烯酸类或乙烯基类硬单体为原料，将木质素活化改性后通过接枝共聚反应引入到丙烯酸树脂结构中；所述丙烯酸软单体和丙烯酸类或乙烯基类硬单体的质量比为1：(1.2～3.0)。
[0007]作为进一步优选的方案，本申请实施例制备所述水性生物基高成炭丙烯酸树脂的反应体系包含以重量份计的以下组分：
[0008][0009]作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的混合溶剂为乙酸乙酯和丙二醇甲醚醋酸酯的混合溶液，所述乙酸乙酯和丙二醇甲醚醋酸酯的重量份比为(2～4):1。
[0010]作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的木质素为紫丁香基木质素、愈疮木基木质素、对
‑
羟基苯基木质素中的一种或两种以上混合。
[0011]作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的丙烯酸软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸缩水甘油醚、甲基丙烯酸十三碳酯中的一种或两种以上混合。
[0012]作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的丙烯酸类硬单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的中的一种或两种以上混合，乙烯基类硬单体为苯乙烯、丙烯腈中的一种或两种混合。
[0013]作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的交联单体选自丙烯酸
‑2‑
羟基丙酯、N
‑
羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酸
‑2‑
羟基乙酯、甲基丙烯酸
‑2‑
羟基丙酯中的一种或两种以上混合。
[0014]作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的引发剂为硫酸铵；所述助溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或者两种以上混合；所述中和剂为氨水、三乙胺、二乙醇胺中的一种或两种以上混合。
[0015]本申请还提供了一种水性生物基高成炭丙烯酸树脂的制备方法，在该方法中通过对木质素进行活化后将高含碳量的木质素引入水性丙烯酸树脂结构中，得到的水性生物基高成炭丙烯酸树脂用于防火涂料，可以提高防火涂料受火后的残炭率从而达到提高涂料隔热效率的目的。
[0016]本申请实施例所述的制备方法包括以下步骤：
[0017]木质素活化处理：将混合溶剂按照比例投入反应釜中，通入惰性气体或氮气排出反应釜中的空气，然后将木质素、硅烷偶联剂投入反应釜，开启搅拌装置搅拌反应，反应完全后减压蒸馏除去溶剂，得到活性生物基中间体；
[0018]制备单体混合液：将配方量的交联单体、丙烯酸软单体、丙烯酸硬单体、助溶剂以及80wt％配方量的引发剂加入到分散罐中，充分搅拌后得到单体混合液；
[0019]制备水性生物基丙烯酸树脂：将配方量的去离子水、乳化剂与上述活性生物基中间体置于反应釜开启搅拌，并通入惰性气体或氮气排出反应釜中的空气；加热反应釜至反应温度后，加入70wt％的单体混合液搅拌反应2
‑
3小时后加入剩余的单体混合液和10wt％配方量的引发剂滴定进反应釜，滴定时间控制在3～4.5小时，然后将剩余10wt％配方量的引发剂滴加进反应釜，滴加完毕后升温至95～100℃，保温0.5～1.5小时，降温后加入中和剂调整pH值、加入去离子水调整固含量，过滤，得到产物。
[0020]作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的得制备方法中，所述木质素活化处理过程中，搅拌速度为300～400rpm/s，搅拌时间为30
‑
60分钟；减压蒸馏的条件为：真空度
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0.6Mpa～
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0.9Mpa、温度60℃～80℃。
[0021]作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的得制备方法中，制备水性生物基丙烯酸树脂过程中，加入中和剂调节pH值至7～8，加入去离子水调节固含量为45％～55％。
[0022]本申请实施例的另一个目的还一种水性丙烯酸涂料，其包含本申请所述的水性生物基高成炭丙烯酸树脂。该涂料是一种水性膨胀型钢结构防火涂料，防火涂料受火后的残炭率得到提高，从而具有较高的隔热效率。
[0023]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0024]1.本申请所述的水性生物基高成炭丙烯酸树脂通过化学方法在水性丙烯酸树脂结构中引入木质素，木质素本身含碳量高，所述水性生物基高成炭丙烯酸树脂应用于防火涂料，可以提高了防火涂料受火后的残炭率，从而具有较高的隔热效率；同时通过调整丙烯酸树脂中软硬单体的比例，使丙烯酸树脂的力学性能满足应用的要求。
[0025]2.本申请所述的水性生物基高成炭丙烯酸树脂所采用的木质素木质素廉价易得，成本低，适合工业的大规模生产，经过改性活化后的木质素的分散性能得到提高，使引入到丙烯酸树脂结构中变得容易。
[0026]3.本申请所述的水性生物基高成炭丙烯酸树脂在制备过程中，先对木质素进行了活化，更加易于其与水性丙烯酸树脂结构的结合，使两者结合的化学反应更加容易进行，降低了对反应条件的要求。
[0027]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
具体实施方式
[0028]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0029]本申请中说明书和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性生物基高成炭丙烯酸树脂，其特征在于，采用丙烯酸软单体和丙烯酸类或乙烯基类硬单体为原料，将木质素活化改性后通过接枝共聚反应引入到丙烯酸树脂结构中；所述丙烯酸软单体和丙烯酸类或乙烯基类硬单体的质量比为1：(1.2～3.0)。2.根据权利要求1所述的水性生物基高成炭丙烯酸树脂，其特征在于，制备所述水性生物基高成炭丙烯酸树脂的反应体系包含以重量份计的以下组分：3.根据权利要求1所述的水性生物基高成炭丙烯酸树脂，其特征在于，所述的混合溶剂为乙酸乙酯和丙二醇甲醚醋酸酯的混合溶液，所述乙酸乙酯和丙二醇甲醚醋酸酯的重量份比为(2～4):1。4.根据权利要求1所述的水性生物基高成炭丙烯酸树脂，其特征在于，所述木质素为紫丁香基木质素、愈疮木基木质素、对
‑
羟基苯基木质素中的一种或两种以上混合。5.根据权利要求1所述的水性生物基高成炭丙烯酸树脂，其特征在于，所述的丙烯酸软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸缩水甘油醚、甲基丙烯酸十三碳酯中的一种或两种以上混合；所述的丙烯酸类硬单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的中的一种或两种以上混合，乙烯基类硬单体为苯乙烯、丙烯腈中的一种或两种混合。6.根据权利要求1所述的水性生物基高成炭丙烯酸树脂，其特征在于，所述的交联单体为丙烯酸
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羟基丙酯、N
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羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酸
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羟基乙酯、甲基丙烯酸
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羟基丙酯中的一种或两种以上混合；所述引发剂为硫酸铵；所述助溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或者两种以上混合；所述中和剂为氨水、三乙胺、二乙醇胺中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福春，
申请(专利权)人：广东腐蚀科学与技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：