本發(fā)明涉及一種化工材料，尤其涉及一種高性能水性環(huán)氧樹脂及所得的涂料。

背景技術(shù)：

室溫下自干的雙組份水性環(huán)氧涂料存在干燥速度較慢和交聯(lián)度不夠的問題。較慢的干燥速度，帶來施工周期長(zhǎng)和施工環(huán)境要求高的問題；交聯(lián)度不夠，使漆膜的機(jī)械性能和耐性難以提高。多方面的因素，使得雙組份自干水性環(huán)氧涂料在實(shí)際應(yīng)用中困難重重，如何提高漆膜的干燥性能，已成為關(guān)注的熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有雙組份自干水性環(huán)氧涂料存在交聯(lián)度不夠，使漆膜的機(jī)械性能和耐性難以提高的問題，本發(fā)明提供了一種高性能水性環(huán)氧樹脂及所得的涂料，通過自由基溶液聚合的方法用(甲基)丙烯酸酯類單體和含活潑雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行接枝改性，制得高性能水性環(huán)氧樹脂。該樹脂配合水性環(huán)氧固化劑，可制備出具有良好機(jī)械性能和耐久性能的水性雙組份室溫自干涂料。

本發(fā)明需解決上述技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種水性環(huán)氧樹脂，由環(huán)氧樹脂、有機(jī)溶劑、引發(fā)劑、單體和中和劑組成，其特征在于：所述的環(huán)氧樹脂與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比是(0.8-1.2):1；所述液體環(huán)氧樹脂與固體環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比是(1-2):1；所述環(huán)氧樹脂與單體的質(zhì)量比是(1-2):1；所述引發(fā)劑占單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是6％-8％。

進(jìn)一步：在上述水性環(huán)氧樹脂中，所述環(huán)氧樹脂是固體環(huán)氧樹脂和液體環(huán)氧樹脂的混合物，所述的固體環(huán)氧樹脂相對(duì)分子質(zhì)量為3750±200g/mol，環(huán)氧值為0.02-0.045eg/100g；所述的液體環(huán)氧樹脂相對(duì)分子質(zhì)量為370±50g/mol，環(huán)氧值為0.48-0.54eg/100g。所述的有機(jī)溶劑是正丁醇與丙二醇甲醚的混合物；所述的引發(fā)劑是過氧化物類；所述的單體是丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、含活潑雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑中的至少兩種；所述的中和劑是N,N-二甲基乙醇胺。

本發(fā)明所得的水性環(huán)氧樹脂的參數(shù)為外觀：乳白、不透明、泛藍(lán)光；黏度：8000-15000mPa·s/25℃；固含量：45±2％；環(huán)氧當(dāng)量：900-1250g/eg。

本發(fā)明還提供了上述水性環(huán)氧樹脂的制備方法：步驟為：(1)加入環(huán)氧樹脂和有機(jī)溶劑，充分溶解，升高溫度至回流溫度，加入四分之一質(zhì)量分?jǐn)?shù)的單體和引發(fā)劑混合；(2)其余四分之三質(zhì)量分?jǐn)?shù)的單體與引發(fā)劑的混合物在回流溫度下控制滴加速度，在一定時(shí)間內(nèi)滴加完；(3)升高溫度至保溫溫度，保溫一定時(shí)間；(4)降低溫度至中和溫度，加入中和劑中和，并反應(yīng)一定時(shí)間；(5)提高轉(zhuǎn)速至相反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，加入去離子水，至完成相反轉(zhuǎn)。

所述的回流溫度116-118/℃，所述保溫溫度118-123/℃，所述中和溫度40-70/℃，所述中和度80-100/％，所述滴加單體的時(shí)間1-3/h，所述保溫時(shí)間3-5/h，所述反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)速150-300r/min，所述相反轉(zhuǎn)過程轉(zhuǎn)速800-1200r/min。

本發(fā)明還提供了由上述水性環(huán)氧樹脂所得的涂料配比如下：

(1)基本配方如表1所示：

表1

①所述甲組份中不揮發(fā)份重量百分含量為48-53％，其中：

去離子水，為自制，重量百分含量為15-30％。

分散劑，為高分子量改性聚丙烯酸酯溶液，重量百分含量為0.5-5％。

消泡劑，為聚醚硅氧烷共聚物乳液，重量百分含量為0.05-0.5％。

防沉劑，為水性膨潤(rùn)土，重量百分含量為0.1-1％。

鈦白粉，為氯化法生產(chǎn)，經(jīng)氧化鋯/氧化鋁處理而成的金紅石型二氧化鈦顏料，重量百分含量為10-30％。

硫酸鋇，為超細(xì)沉淀硫酸鋇，重量百分含量為5-15％。

水性環(huán)氧樹脂，為自制，重量百分含量為45-55％。

流平劑，為聚醚改性聚硅氧烷溶液，重量百分含量為0.05-0.5％。

以上甲組份中所含各種原材料重量百分含量之和為100％。

②所述乙組份中不揮發(fā)份重量百分含量為28-33％，其中：

改性多胺類固化劑，其黏度為10000-15000mPa·s，固含為60％，活潑氫當(dāng)量為248g/mol，重量百分含量為45-55％。

醚酯類溶劑，為丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)，重量百分含量為20-30％。

去離子水，為自制，重量百分含量為20-30％。

以上乙組份中所含各種原材料重量百分含量之和為100％。

③所述稀釋劑為去離子水，自制。

(2)制備方法

①甲組份制備方法

步驟A：按順序在500-800r/min轉(zhuǎn)速下加入第1-4項(xiàng)，分散均勻后，提高轉(zhuǎn)速至1200-1500r/min分散至細(xì)度≤25μm；

步驟B：調(diào)整轉(zhuǎn)速至800-1200r/min下，加入第5、6項(xiàng)，提高轉(zhuǎn)速至2500-3000r/min下，分散至細(xì)度≤25μm；

步驟C：調(diào)整轉(zhuǎn)速至800-1200r/min下，加入第7項(xiàng)，分散均勻后，加入第8項(xiàng)，分散15min；

步驟C：送檢，合格后過濾包裝。

②乙組份制備方法

將2、3項(xiàng)混合均勻后，加入到固化劑，充分?jǐn)嚢杈鶆?；送檢，合格后包裝。

(3)施工說明

本發(fā)明在施工時(shí)，將甲組份與乙組份以100:20的重量分?jǐn)?shù)比混合，加入適量的稀釋劑攪拌均勻并調(diào)整至施工黏度，即可施工，室溫下干燥后即可獲得附著力和裝飾性能優(yōu)異的涂層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益的技術(shù)效果是：

其一、將大分子量環(huán)氧樹脂與低分子量環(huán)氧樹脂混合后改性，采用自由基溶液聚合，經(jīng)過一系列工序，制備丙烯酸-含活潑雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑改性水性環(huán)氧樹脂。

其二、選擇合適的水性環(huán)氧固化劑，搭配所制水性環(huán)氧樹脂，制得性能優(yōu)異的雙組份水性環(huán)氧涂料，其室溫干燥性能、機(jī)械性能等優(yōu)異，且適用于多種基材。

具體實(shí)施例

本發(fā)明的主旨是通過自由基溶液聚合的方法用(甲基)丙烯酸酯類單體和含活潑雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行接枝改性，制得高性能水性環(huán)氧樹脂。該樹脂配合水性環(huán)氧固化劑，可制備出具有良好機(jī)械性能和耐久性能的水性雙組份室溫自干涂料。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步的說明：

水性環(huán)氧樹脂的合成實(shí)施例如下表2：

上述水性環(huán)氧樹脂中，所述環(huán)氧樹脂是固體環(huán)氧樹脂和液體環(huán)氧樹脂的混合物，所述的固體環(huán)氧樹脂相對(duì)分子質(zhì)量為3750±200g/mol，環(huán)氧值為0.02-0.045eg/100g；所述的液體環(huán)氧樹脂相對(duì)分子質(zhì)量為370±50g/mol，環(huán)氧值為0.48-0.54eg/100g。所述的有機(jī)溶劑是正丁醇與丙二醇甲醚的混合物；所述的引發(fā)劑是過氧化物類；所述的單體是丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、含活潑雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑中的至少兩種；所述的中和劑是N,N-二甲基乙醇胺。

其制備步驟為：(1)加入環(huán)氧樹脂和有機(jī)溶劑，充分溶解，升高溫度至回流溫度，加入四分之一質(zhì)量分?jǐn)?shù)的單體和引發(fā)劑混合；(2)其余四分之三質(zhì)量分?jǐn)?shù)的單體與引發(fā)劑的混合物在116-118℃的回流溫度下滴加，在1-3小時(shí)內(nèi)滴加完；(3)升高溫度至118-123℃的保溫溫度，保溫3-5小時(shí)；(4)降低溫度至40-70℃的中和溫度，加入中和劑中和，反應(yīng)過程中有攪拌器，其轉(zhuǎn)速150-300轉(zhuǎn)每分；(5)提高轉(zhuǎn)速至相反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，加入去離子水，相反轉(zhuǎn)過程轉(zhuǎn)速800-1200轉(zhuǎn)每分，至完成相反轉(zhuǎn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表3：

結(jié)果分析，通過控制變量對(duì)固體環(huán)氧樹脂與液體環(huán)氧樹脂的用量配比、環(huán)氧樹脂與單體的用量配比、環(huán)氧樹脂與混合溶劑的用量配比進(jìn)行對(duì)比。實(shí)施例1與實(shí)例2相比，增加液體環(huán)氧的用量，可以提高體系的環(huán)氧值，同時(shí)體系的黏度增加，更適用于高機(jī)械性能要求的情況；實(shí)例1、3、4相對(duì)比，隨著單體用量的增加，體系黏度提高、環(huán)氧值降低、色澤加深，高單體體系更適于面漆、低單體體系更適于底漆或底面合一的情況；實(shí)例1、5、6相比，隨著體系提高混合溶劑的用量利于降低體系的黏度，可用這種方法來調(diào)節(jié)體系黏度以適用于多種情況。

水性環(huán)氧涂料的應(yīng)用實(shí)施例如下表4：

按照上面的配方，和上文所述制作工藝，制備甲組份、乙組份。將甲組份與乙組份以100:20的重量分?jǐn)?shù)比混合，加入適量的稀釋劑攪拌均勻，并調(diào)整至施工黏度，即可施工，室溫下干燥后進(jìn)行性能檢測(cè)如表5所示：

表5-1：實(shí)施例1涂料的性能檢測(cè)

表5-2：實(shí)施例2涂料的性能檢測(cè)

表5-3：實(shí)施例3涂料的性能檢測(cè)

以上結(jié)果表明，該水性環(huán)氧樹脂，在制備得雙組份水性環(huán)氧涂料后，施工性能、表面效果、貯存穩(wěn)定性良好，機(jī)械性能、干燥性能突出，適用于玻璃、陶瓷、木材多種基材。

上述實(shí)施例，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述的特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。