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CN108203502A - 一种水溶性交联剂及其在水性树脂中的应用 - Google Patents

一种水溶性交联剂及其在水性树脂中的应用 Download PDF

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CN108203502A CN201810038489.XA CN201810038489A CN108203502A CN 108203502 A CN108203502 A CN 108203502A CN 201810038489 A CN201810038489 A CN 201810038489A CN 108203502 A CN108203502 A CN 108203502A
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Abstract

本发明公开了一种水溶性交联剂及其在水性树脂中的应用，水溶性交联剂是将1,3,5－三环氧丙基异氰尿酸酯与亲水性物质在反应釜中进行化学反应，得到水溶性的含双环氧基团的异氰尿酸酯。将该异氰尿酸酯加入到常用的水性树脂中，通过异氰尿酸酯中的双环氧基团与水性树脂中的羟基、羧基的基团反应实现交联，从而大幅提高常用的水性树脂的综合性能。

Description

一种水溶性交联剂及其在水性树脂中的应用
技术领域
本发明涉及一种交联剂，更特别地说，是指一种应用于水性树脂的交联剂。
背景技术
水性树脂是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型树脂体系。与水融合，形成溶液，待水挥发后，形成树脂膜材料。水性树脂不是用水性树脂本身，而是需要水挥发后获得的膜材料。
交联剂是一种能在线型分子间起架桥作用，从而使多个线型分子相互键合交联成网状结构的物质。促进或调节聚合物分子链间共价键或离子键形成的物质。
随着环保要求越来越严格，无论是人们日常生活还是工业生产，对水性环保产品的需求都越来越迫切，如粘合剂、涂料、油墨等领域，对产品进行水性化改造都是大势所趋。
为了提高水性树脂的整体性能，如：内聚强度、耐水性、耐热性、耐候性、硬度等，通常需要加入适当的交联剂进行改性。现有的交联剂品种存在着有机挥发份高、稳定性差、需要在使用前临时加入等缺点。因此，研发一种低挥发份、可稳定贮存的水溶性交联剂具有特别新颖和创新的意义。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种水溶性交联剂，所述水溶性交联剂是将100 g的1,3,5－三环氧丙基异氰尿酸酯（TGIC）与30 g～250 g的化学结构式Ⅰ的亲水性物质加入反应釜中，搅拌均匀，升温至95℃～100℃，保温反应2小时，降温至40℃以下加水130～350g，搅拌均匀，出料得到。
本发明的目的之二是提出将具有水溶性的含双环氧基团的异氰尿酸酯应用到常用的水性树脂中，通过异氰尿酸酯中的双环氧基团与水性树脂中的羟基、羧基等基团反应实现交联，从而大幅提高常用的水性树脂的耐水、耐热、耐候、硬度等性能。
本发明的一种水溶性交联剂的制备方法，其特征在于：是将100 g的1,3,5－三环氧丙基异氰尿酸酯（TGIC）与30 g～250 g的化学结构式Ⅰ的亲水性物质加入反应釜中，搅拌均匀，以升温速率为1～5℃/min进行升温，升温至95℃～100℃后保温反应2～10小时，随后降温至40℃以下加入130 g～350 g的纯净水，搅拌均匀后出料得到水溶性交联剂；所述水溶性交联剂的化学结构式为：
所述的化学结构式Ⅰ的亲水性物质为：
所述化学结构式Ⅰ中R1代表氢（H）或者甲基（CH3）。
本发明水溶性交联剂的优点在于：
①本发明水溶性交联剂通过控制反应温度和合成时间，得到的水性交联剂可合成、不挥发、稳定且完全水溶，避免了水溶性交联剂中挥发性有机物的存在。
②将本发明水溶性交联剂与常用的水性树脂进行混合，通过交联剂中的双环氧基团与水性树脂中的羟基和（或）羧基的交联，可大幅提高常用水性树脂的耐水、耐热、耐候、硬度、内聚强度等综合性能。
③本发明水溶性交联剂具有的水溶性特性稳定，可直接加入常用水性树脂中长期保存，避免了双组份交联剂在使用中的各种缺点。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明的一种水溶性交联剂，是将100 g的1,3,5－三环氧丙基异氰尿酸酯（TGIC）与30 g～250 g的化学结构式Ⅰ的亲水性物质加入反应釜中，搅拌均匀，升温至95℃～100℃，保温反应2～10小时，随后降温至40℃以下加水130～350g的纯净水，搅拌均匀后出料得到水溶性交联剂。
所述水溶性交联剂的化学结构式为：
所述化学结构式Ⅰ为：
所述化学结构式Ⅰ中R1代表氢（H）或者甲基（CH3）。
在本发明中，水溶性交联剂是一种水溶性的含双环氧基团的异氰尿酸酯。
实施例1
将297 g的1,3,5—三环氧丙基异氰尿酸酯（TGIC）与646 g的辛基酚聚氧乙烯醚（OPE）加入反应釜中，搅拌均匀，以升温速率为5℃/min进行升温，升温至95℃后保温反应2小时，随后降温至35℃加纯净水943 g，搅拌均匀出料，得到水溶性交联剂。
将实施例1制得的100 g水溶性交联剂加入到1500 g的水性丙烯酸树脂中，搅拌均匀，得到水性丙烯酸改性树脂。然后将水性丙烯酸改性树脂在玻璃基片上涂覆2 mm厚度，自然干燥得到水性丙烯酸改性树脂乳胶膜。
将传统的水性丙烯酸树脂在玻璃基片上涂覆2 mm厚度，自然干燥得到水性丙烯酸树脂乳胶膜。
表1为本发明实施例1所得的乳胶膜的性能测试结果。其中耐水性按GB/T 1733-1993的规定，浸水实验法（甲法）进行测定，浸泡10小时。耐溶剂性按GB/T 23989-2009的规定，手工擦拭法（A法）进行测定，25次往复擦拭。拉伸强度按GB/T 528-2009的规定制备样品，拉伸速度100mm/min，拉伸载荷250N。
表1
在本发明中，通过实施例1制得的水溶性交联剂中的双环氧基团与水性丙烯酸树脂中的羟基、羧基等基团反应实现交联，从而大幅提高水性丙烯酸改性树脂的综合性能。
实施例2
将297 g的1,3,5-三环氧丙基异氰尿酸酯（TGIC）与660 g的壬基酚聚氧乙烯醚（NPE）加入反应釜中，搅拌均匀，以升温速率为10℃/min进行升温，升温至100℃后保温反应2小时，随后降温至40℃加水957g，搅拌均匀出料，得到水溶性交联剂。
将实施例2制得的100 g水溶性交联剂加入到1500 g的水性丙烯酸树脂中，搅拌均匀，得到水性丙烯酸改性树脂。然后将水性丙烯酸改性树脂在玻璃基片上涂覆2 mm厚度，自然干燥得到水性丙烯酸改性树脂乳胶膜。
将传统的水性丙烯酸树脂在玻璃基片上涂覆2 mm厚度，自然干燥得到水性丙烯酸树脂乳胶膜。
表2为本发明实施例2所得的乳胶膜的性能测试结果。其中耐水性按GB/T 1733-1993的规定，浸水实验法（甲法）进行测定，浸泡10小时。耐溶剂性按GB/T 23989-2009的规定，手工擦拭法（A法）进行测定，25次往复擦拭。拉伸强度按GB/T 528-2009的规定制备样品，拉伸速度100mm/min，拉伸载荷250N。
表2
实施例3
将297 g的1,3,5-三环氧丙基异氰尿酸酯（TGIC）与178 g的三乙二醇单乙醚加入反应釜中，搅拌均匀，以升温速率为8℃/min进行升温，升温至95℃后保温反应2.5小时，随后降温至30℃加水475g，搅拌均匀出料，得到水溶性交联剂。
将实施例3制得的100 g水溶性交联剂加入到1500 g的水性丙烯酸树脂中，搅拌均匀，得到水性丙烯酸改性树脂。然后将水性丙烯酸改性树脂在玻璃基片上涂覆2 mm厚度，自然干燥得到水性丙烯酸改性树脂乳胶膜。
将传统的水性丙烯酸树脂在玻璃基片上涂覆2 mm厚度，自然干燥得到水性丙烯酸树脂乳胶膜。
表3为本发明实施例3所得的乳胶膜的性能测试结果。其中耐水性按GB/T 1733-1993的规定，浸水实验法（甲法）进行测定，浸泡10小时。耐溶剂性按GB/T 23989-2009的规定，手工擦拭法（A法）进行测定，25次往复擦拭。拉伸强度按GB/T 528-2009的规定制备样品，拉伸速度100mm/min，拉伸载荷250N。
表3

Claims (8)

1.一种水溶性交联剂的制备方法，其特征在于：是将100 g的1,3,5－三环氧丙基异氰尿酸酯（TGIC）与30 g～250 g的化学结构式Ⅰ的亲水性物质加入反应釜中，搅拌均匀，以升温速率为1～5℃/min进行升温，升温至95℃～100℃后保温反应2～10小时，随后降温至40℃以下加入130 g～350 g的纯净水，搅拌均匀后出料得到水溶性交联剂；所述水溶性交联剂的化学结构式为：
所述的化学结构式Ⅰ的亲水性物质为：
所述化学结构式Ⅰ中R1代表氢（H）或者甲基（CH3）。
2.根据权利要求1所述的水溶性交联剂制备方法，其特征在于：水溶性交联剂是一种水溶性的含双环氧基团的异氰尿酸酯。
3.根据权利要求1或2所述的水溶性交联剂制备方法，其特征在于：所述化学结构式Ⅰ优选辛基酚聚氧乙烯醚（OPE）。
4.根据权利要求1或2所述的水溶性交联剂制备方法，其特征在于：所述化学结构式Ⅰ优选壬基酚聚氧乙烯醚（NPE）。
5.根据权利要求1或2所述的水溶性交联剂制备方法，其特征在于：所述化学结构式Ⅰ优选三乙二醇单乙醚。
6.一种含有权利要求1所述水溶性交联剂的水性聚合物乳液，其特征在于：该水性聚合物乳液含有羟基和/或羧基基团的一种或两种，100g的水性聚合物乳液中含有1 g～10 g的权利要求1的水性交联剂。
7.制备权利要求6所述的含有水性交联剂的水性乳液的方法，其特征在于：在常温下将权利要求1的物质加入至含有羟基或羧基的水性聚合物乳液中，搅拌均匀得到。
8.将权利要求6所述的含有水性交联剂的水性聚合物乳液干燥制膜，其特征在于：在玻璃基片上涂覆2 mm厚度，自然干燥得到膜；所述膜的内聚强度提升了5%～15%。
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