專利名稱：一種非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化工涂料技術領域，具體涉及一種非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液及其制備方法。
背景技術：
傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂涂料具有附著力高、耐磨性好、耐化學品和溶劑性優(yōu)異等優(yōu)點， 作為底漆幾乎可以應用于所有的材料表面，廣泛地應用于制造工業(yè)防腐用涂料、食品包裝用涂料、電泳涂料和粉末涂料等。隨著人們對環(huán)境保護的要求日益迫切和嚴格，開發(fā)低 voc(揮發(fā)性有機物)水性環(huán)氧樹脂體系及其相關涂料產(chǎn)品已成為新的研究方向。中國發(fā)明專利(公開號CN 101117377A)公開了一種水性環(huán)氧樹脂的制備方法，該方法是(1)在雙酚A型環(huán)氧樹脂中滴加一定配比的助溶劑I和II，攪拌均勻使樹脂完全溶解。(2) (1)產(chǎn)物與多元醇胺反應制備改性環(huán)氧樹脂。反應完畢后抽真空，除去溶劑，在預熱一段時間，使改性環(huán)氧樹脂的粘度降低。( 向( 制備的產(chǎn)物中緩慢滴加有機酸中和成鹽。(4)向C3)產(chǎn)物中加入一定量的水，即可得改性環(huán)氧樹脂水性體系。該方法通過有機酸中和成鹽增加了其親水性，但有機酸的存在會使金屬機體很容易產(chǎn)生閃銹現(xiàn)象；另外，由于有機酸的加入，當與一些堿性顏填料共同使用時，會對涂料的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。中國發(fā)明專利(公開號CN 1911920A)公開了一種2_氨基乙磺酸改性水性環(huán)氧樹脂及其制備方法，該水性環(huán)氧樹脂由按質(zhì)量份數(shù)計環(huán)氧樹脂100份、2-氨基乙磺酸3 50 份、水10 50份、表面活性劑0. 3 5份混合后在80 85°C下共聚反應合成得到。該方法需氫氧化鈉等堿類中和成鹽，耐水性不好，且該方法所用的表面活性劑屬于非反應型表面活性劑，不參于固化成膜，容易被水沖刷而從涂膜中游離出來，影響涂膜的外觀和防腐性能。中國發(fā)明專利(公開號CN 101177479A)公開了一種自乳化水性環(huán)氧樹脂乳液的制備方法。該方法借助擴鏈接枝反應在環(huán)氧樹脂的主鏈和側(cè)鏈上分別引入聚多元醇縮水甘油醚和聚乙二醇單醚增加其親水性，制成水性環(huán)氧樹脂，最后摻加水，通過自乳化反應得到水性環(huán)氧樹脂乳液。但是該方法反應比較復雜，操作比較繁瑣，成本較高。美國專利USP5602193采用端羧基聚醚和環(huán)氧樹脂通過酯化反應引入親水基團， 再加入環(huán)氧稀釋劑和去離子水制備水性環(huán)氧樹脂乳液。此方法制備的環(huán)氧樹脂乳液穩(wěn)定性較差，脂類易水解。美國專利USP6271287采用低溫非離子表面活性劑、高溫非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑與環(huán)氧樹脂反應制備了具有很小粒徑和高儲存穩(wěn)定性的環(huán)氧樹脂分散體。 但制備方法極其繁瑣，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中上述不足，本發(fā)明采用環(huán)氧樹脂與單氨基聚醚和聚多元醇縮水甘油醚反應制備環(huán)氧樹脂乳化劑，然后再用該乳化劑乳化環(huán)氧樹脂的技術路線，具體流程如圖1所示，提供了一種非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液及其制備方法。本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液，由以下質(zhì)量百分比含量的組分組成環(huán)氧樹脂25%-一 40%,
環(huán)氧樹脂乳化劑13%-一 20%,
去離子水35%-一 55%,
環(huán)氧稀釋劑.12%,
其中所述的環(huán)氧樹脂乳化劑由以下質(zhì)量百分比含量的組分組成環(huán)氧樹脂15% 30%，單氨基聚醚25% 60%，聚多元醇縮水甘油醚 15% 30%，有機溶劑5% 20%，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂或酚醛環(huán)氧樹脂中的一種或幾種，其中環(huán)氧值為0. 1 0.6 ；所述單氨基聚醚的平均分子量為500 5000 ；所述聚多元醇縮水甘油醚的平均分子量為200 10000。所述單氨基聚醚為M-600、M-1000、M_2070系列中的一種或幾種。所述聚多元醇縮水甘油醚為聚乙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚或聚丙二醇三縮水甘油醚中的一種。所述環(huán)氧稀釋劑為丁基縮水甘油醚、辛基縮水甘油醚、碳十二至十四的烷基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚或三羥甲基丙烷三縮水甘油醚的一種或幾種。所述有機溶劑為丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚或乙二醇丁醚中的一種。本發(fā)明還提供了一種非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液的制備方法，具體步驟為(1)環(huán)氧樹脂乳化劑的制備在反應裝置中，加入所述比例的環(huán)氧樹脂和聚多元醇縮水甘油醚，升溫至90°C 160°C，然后滴加有機溶劑溶解的所述比例的單氨基聚醚溶液，恒溫繼續(xù)反應 5h，反應完成后密閉保存；(2)水性環(huán)氧樹脂乳液的制備將(1)制備的環(huán)氧樹脂乳化劑、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑按照所述比例混合均勻，加熱至40°C 50°C，在高速剪切下緩慢滴加所述比例的去離子水，待發(fā)生相反轉(zhuǎn)后攪拌IOmin 30min，即得到一種非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)本發(fā)明將環(huán)氧樹脂、單氨基聚醚、聚多元醇縮水甘油醚混合反應來制備反應性的環(huán)氧樹脂乳化劑，同時引入了單氨基聚醚和聚多元醇縮水甘油醚的親水鏈段，該乳化劑具有乳化環(huán)氧樹脂及參與固化成膜的雙重功效。(2)本發(fā)明采用了環(huán)氧基和氨基化合物反應制備乳化劑，反應容易進行，不需要催化劑，有利于降低成本。(3)本發(fā)明的水性環(huán)氧樹脂乳液粘度低，粒徑小，具有很好的存儲穩(wěn)定性，50°C熱儲1個月不分層，常溫儲存6個月無分層、沉降、黏度也沒有明顯的變化。(4)本發(fā)明還具有制備工藝流程簡單的特點。


圖1是本發(fā)明的水性環(huán)氧樹脂乳液制備流程圖。圖2是水性環(huán)氧樹脂乳液的粒徑分布圖。圖3是水性環(huán)氧樹脂涂膜的電化學阻抗譜EIS圖。
具體實施例方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步地詳細說明，但是本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。實施例1按下列組份及其占總物料的質(zhì)量百分比進行原料準備組份質(zhì)量百分比(wt.%)E-5140%,環(huán)氧樹脂乳化劑13%，去離子水37%，三羥甲基丙烷三縮水甘油醚10%，其中所述的環(huán)氧樹脂乳化劑組分和組分質(zhì)量百分比含量如下E-5118%,M-207057%,聚乙二醇二縮水甘油醚15%，丙二醇甲醚10%，在裝有回流、加熱和攪拌裝置的反應器中，加入環(huán)氧樹脂E-51、聚乙二醇二縮水甘油醚，混合均勻，升溫至120°C，然后緩慢滴加丙二醇甲醚溶解的M-2070溶液(約Ih滴畢)， 恒溫繼續(xù)反應池，制得微黃色的環(huán)氧樹脂乳化劑。將上述制備的環(huán)氧樹脂乳化劑、環(huán)氧樹脂E-51、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚混合均勻，加熱至40 50°C，在高速剪切下緩慢滴加去離子水，待發(fā)生相反轉(zhuǎn)后攪拌15min，即得到一種乳白色的非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液，固含量50%、粘度400mPa · s、環(huán)氧值0. 2、 粒徑260nm。本實例制備的一種水性環(huán)氧樹脂乳液具有較小的粒徑，附圖2所示為本發(fā)明的水性環(huán)氧乳液的粒徑分布圖，由圖2可知平均粒徑為260nm，說明本發(fā)明的水性環(huán)氧樹脂乳液粒徑較小，因而有利于和水性環(huán)氧樹脂固化劑發(fā)生成膜反應。本環(huán)氧樹脂乳液的使用甲組份本環(huán)氧樹脂乳液乙組份BECK0P0X VEH 2188w/55wa將甲組份乙組份=1. 1 1(當量比)，混合并攪拌均勻，涂于預先打磨好的試板上，水分揮發(fā)后形成透明涂膜。涂膜主要性能如表1所示表1實施例1水性環(huán)氧樹脂乳液固化后的涂膜性能
權(quán)利要求
1. 一種非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于，由以下質(zhì)量百分比含量的組分組成環(huán)氧樹脂25%- 40%,環(huán)氧樹脂乳化劑13%-一 20%,去離子水35%-一 55%,環(huán)氧稀釋劑1%~12%,其中所述環(huán)氧樹脂乳化劑由以下質(zhì)量百分比含量的組分組成環(huán)氧樹脂15% 30%，單氨基聚醚25% 60%，聚多元醇縮水甘油醚 15% 30%，有機溶劑5% 20%，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂或酚醛環(huán)氧樹脂的一種或幾種， 其中環(huán)氧值為0. 1 0.6 ；所述單氨基聚醚的平均分子量為500 5000 ；所述聚多元醇縮水甘油醚的平均分子量為200 10000。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于，所述單氨基聚醚為 M-600、M-1000、M-2070系列中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于，所述聚多元醇縮水甘油醚為聚乙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚或聚丙二醇三縮水甘油醚中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于，所述環(huán)氧稀釋劑為丁基縮水甘油醚、辛基縮水甘油醚、碳十二至十四的烷基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚或三羥甲基丙烷三縮水甘油醚的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于，所述有機溶劑為丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚或乙二醇丁醚中的一種。
6.制備權(quán)利要求1 5之一所述的一種非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液的方法，其特征在于，具體步驟為(1)環(huán)氧樹脂乳化劑的制備在反應裝置中，加入所述比例的環(huán)氧樹脂和聚多元醇縮水甘油醚，升溫至90°C 160°C，然后滴加有機溶劑溶解的所述比例的單氨基聚醚溶液，恒溫繼續(xù)反應池 5h，反應完成后密閉保存；(2)水性環(huán)氧樹脂乳液的制備將(1)制備的環(huán)氧樹脂乳化劑、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑按照所述比例混合均勻，加熱至40°C 50°C，在高速剪切下緩慢滴加所述比例的去離子水，待發(fā)生相反轉(zhuǎn)后攪拌IOmin 30min，即得到一種非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液。
全文摘要
本發(fā)明涉及化工涂料技術領域，具體涉及一種非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液及其制備方法，本發(fā)明的一種非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液首先將用有機溶劑溶解的單氨基聚醚溶液緩慢滴加到環(huán)氧樹脂和聚多元醇縮水甘油醚的混合物中于90℃～160℃反應，生成端環(huán)氧基中間產(chǎn)物，即環(huán)氧樹脂乳化劑。然后于40℃～50℃將環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑和環(huán)氧樹脂乳化劑混合，在高速剪切下，緩慢滴加去離子水，通過相反轉(zhuǎn)法得到一種穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹脂乳液。本發(fā)明的環(huán)氧樹脂乳液粒徑較小、穩(wěn)定性高；此外該乳液固化的涂膜性能優(yōu)異、生產(chǎn)工藝流程簡單。本發(fā)明的水性環(huán)氧乳液可以適用于水性涂料及水性粘合劑等方面，如作為地坪涂料、工業(yè)防護涂料等。
文檔編號C08G59/20GK102229701SQ20111012376
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者劉婭莉, 劉持軍, 惠海軍, 王增偉 申請人:湖南大學