本發(fā)明涉及涂料化工技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù):
傳統(tǒng)的溶劑型防銹涂料含有大量有機(jī)溶劑容易給環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。為此,研究開(kāi)發(fā)新型環(huán)保、性能優(yōu)異的水性防銹涂料符合當(dāng)前涂料發(fā)展的趨勢(shì)。而在水性防腐涂料中,環(huán)氧酯防銹涂料由于其優(yōu)異的耐鹽霧性能而在防腐領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
單組份自干型水性環(huán)氧酯具有施工方便、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中具有很高的使用價(jià)值。目前,市場(chǎng)上的單組份自干型水性涂料基料主要有水性環(huán)氧酯、水性丙烯酸、水性聚氨酯乳液等。但是市場(chǎng)上的產(chǎn)品普遍存在耐水性差和漆膜硬度不夠等缺點(diǎn)。盡管目前雙組份水性環(huán)氧可以解決這些問(wèn)題,但是由于雙組份水性環(huán)氧施工不便,且在使用過(guò)程中需要特別注意使用時(shí)間。單組份水性環(huán)氧涂料,可以克服適用期短等缺點(diǎn)。
專(zhuān)利cn101177518a用外加乳化劑法制備水性環(huán)氧酯,得到的水性環(huán)氧酯儲(chǔ)存穩(wěn)定性較差;專(zhuān)利cn1997716a用甲基丙烯酸縮水甘油酯代替不飽和脂肪酸制備水性環(huán)氧酯,所得水性環(huán)氧酯無(wú)脂肪酸,干燥速度較快,但是由于無(wú)脂肪酸的交聯(lián)反應(yīng),得到的漆膜防腐性能不佳。
環(huán)氧酯樹(shù)脂是由環(huán)氧樹(shù)脂與植物油脂肪酸通過(guò)酯化反應(yīng)而制成的。在制備環(huán)氧酯樹(shù)脂的過(guò)程中,環(huán)氧樹(shù)脂部分被酯化,因此,環(huán)氧酯同時(shí)具備了環(huán)氧樹(shù)脂與干性油的許多優(yōu)良特性。與醇酸樹(shù)脂相比,環(huán)氧酯樹(shù)脂具有更高的耐水解性,并且具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明針對(duì)目前單組份水性環(huán)氧酯的問(wèn)題,提供一種快干型單組份水性環(huán)氧酯乳液。該快干型單組份水性環(huán)氧酯乳液為陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液,具有粒徑較小,均一,儲(chǔ)存穩(wěn)定性好、安全環(huán)保、制備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明還提供所述的一種陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液的制備方法。
本發(fā)明還提供所述的一種陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液應(yīng)用于工業(yè)防腐。陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液涂成清漆后,清漆的漆膜干燥速度快、耐水性能好、防銹性能優(yōu)異,應(yīng)用于工業(yè)防腐。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
一種陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液,按質(zhì)量百分比,包括如下組分:環(huán)氧樹(shù)脂27-33%;不飽和脂肪酸4-7%;聚醚胺0.3-1.8%;有機(jī)胺1.5-2%;助溶劑6-12%;催化劑0.03-0.06%;酸類(lèi)物質(zhì)0.7-1%;余量為去離子水。
進(jìn)一步地,所述陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液的固含量為38~42%,乳液的分散粒徑為50~500nm。
進(jìn)一步地,所述環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚a型環(huán)氧樹(shù)脂或雙酚f型環(huán)氧樹(shù)脂。
進(jìn)一步地,所述環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧當(dāng)量為160~2500。
進(jìn)一步地,所述不飽和脂肪酸為具有8個(gè)碳原子以上的不飽和脂肪酸,選自亞油酸、亞麻油酸、蓖麻油酸、脫水蓖麻油酸、大豆油酸、桐油酸、桐亞油酸、妥爾油脂肪酸、松香酸、椰子油酸和月桂酸中的一種以上。
進(jìn)一步地,所述聚醚胺為非離子型親水單體,包括各種分子量的單胺或胺封端類(lèi)型的聚醚胺。
進(jìn)一步地,所述有機(jī)胺選自二乙醇胺、二乙胺和3-二甲胺基丙胺中的一種以上。
進(jìn)一步地,所述助溶劑選自丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇丙醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、丙酮和丁酮中的一種以上。
進(jìn)一步地,所述催化劑為四丁基溴化銨和三苯基磷中的一種以上。
進(jìn)一步地,所述酸類(lèi)物質(zhì)選自甲酸、乙酸、磷酸、檸檬酸和鹽酸中的一種以上。
制備所述的一種陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液的方法,包括如下步驟:
(1)將總的環(huán)氧樹(shù)脂的75~90%的量、不飽和脂肪酸、總的助溶劑60~70%的量和催化劑混合后進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后降溫;
(2)在步驟(1)降溫后的反應(yīng)混合物中加入聚醚胺進(jìn)行反應(yīng),再加入有機(jī)胺進(jìn)行擴(kuò)鏈,降溫,加入剩余的助溶劑進(jìn)行稀釋?zhuān)偌尤胨犷?lèi)物質(zhì)進(jìn)行中和;
(3)將剩余的環(huán)氧樹(shù)脂加入到稀釋后的反應(yīng)混合物中,加入去離子水,分散,保溫,得到所述陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液。
進(jìn)一步地,步驟(1)中,所述反應(yīng)是在80~110℃下反應(yīng)3~6h。
進(jìn)一步地,步驟(1)中,所述反應(yīng)后的混合物的酸值<5mgkoh/g。
進(jìn)一步地,步驟(1)中,所述降溫是降溫至50~90℃。
進(jìn)一步地,步驟(2)中,加入聚醚胺進(jìn)行反應(yīng)的時(shí)間為1~1.5h。
進(jìn)一步地,步驟(2)中,所述擴(kuò)鏈的時(shí)間為1.5~2.5h。
進(jìn)一步地,步驟(2)中,所述降溫是降溫至50~60℃。
進(jìn)一步地,步驟(2)中,所述中和的時(shí)間為0.5~1h。
進(jìn)一步地,步驟(3)中,所述保溫是在60~90℃保溫3~6h。
所述的一種陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液應(yīng)用于制備環(huán)氧酯底漆,制備的環(huán)氧底漆的漆膜干燥速度快、耐水性能好、防銹性能優(yōu)異,應(yīng)用于工業(yè)防腐。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
采用本發(fā)明制備的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液,涂在馬口鐵進(jìn)行檢測(cè),馬口鐵規(guī)格為120mm*50mm*2mm,檢測(cè)結(jié)果表明,本發(fā)明的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液涂成清漆具有表干時(shí)間短,附著力好、漆膜鉛筆硬度高、耐水性能優(yōu)異、儲(chǔ)存穩(wěn)定性好、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用在金屬防腐領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明,但本發(fā)明不限于以下實(shí)施例。
實(shí)施例1
一種陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液及其制備步驟:
(1)在帶機(jī)械攪拌的500ml四口燒瓶中,打開(kāi)冷凝水,加入e20環(huán)氧樹(shù)脂80.3g和丙二醇甲醚20g,升溫至110℃使樹(shù)脂溶解,加入0.12g四丁基溴化銨和17.1g妥爾油脂肪酸,反應(yīng)4小時(shí)至酸值小于5mgkoh/g;
(2)降溫至90℃,加入聚醚胺4.17g,反應(yīng)1h,加入二乙醇胺2.0g和3-二甲基丙胺3.90g,繼續(xù)在90℃反應(yīng)2個(gè)小時(shí);
(3)降溫至60℃,加入10g丙酮稀釋?zhuān)?.3g冰醋酸中和,0.5h后,加入環(huán)氧樹(shù)脂(e51)12.1g,攪拌均勻后,底物用水160g分散,加熱60℃保溫6h,抽丙酮,得到粒徑為86nm、固含量40.0%且十分穩(wěn)定的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液。
實(shí)施例2
一種陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液及其制備步驟:
(1)在帶機(jī)械攪拌的500ml四口燒瓶中,打開(kāi)冷凝水,加入e20環(huán)氧樹(shù)脂80.3g和丙二醇甲醚12g,升溫至100℃使樹(shù)脂溶解,加入0.13g四丁基溴化銨和17.1g桐亞油酸,反應(yīng)4.5小時(shí)至酸值小于5mgkoh/g;
(2)降溫至80℃,加入聚醚胺4.17g,反應(yīng)1h,加入二乙醇胺2.03g和3-二甲基丙胺3.9g,繼續(xù)在80℃反應(yīng)2個(gè)小時(shí);
(3)降溫至55℃,加入6g丙酮稀釋?zhuān)?.7g冰醋酸中和,0.5h后,加入12.1g液體環(huán)氧樹(shù)脂(e51),攪拌均勻后,底物用水160g分散,加熱90℃保溫3h,抽丙酮,得到粒徑均一為119nm、固含量39.6%且十分穩(wěn)定的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液。
實(shí)施例3
一種陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液及其制備步驟:
(1)在帶機(jī)械攪拌的500ml四口燒瓶中,打開(kāi)冷凝水,加入e20環(huán)氧樹(shù)脂80.3g和丙二醇甲醚20g,升溫至90℃使樹(shù)脂溶解,加入0.12g四丁基溴化銨和17.1g妥爾油脂肪酸,反應(yīng)5小時(shí)至酸值小于5mgkoh/g;
(2)降溫至70℃,加入聚醚胺4.3g,反應(yīng)1.5h,加入二乙醇胺2.1g和3-二甲基丙胺4.0g,繼續(xù)在70℃反應(yīng)2個(gè)小時(shí);
(3)降溫至50℃,加入10g丙酮稀釋?zhuān)?.7g冰醋酸中和,1h后,加入18.1g液體環(huán)氧樹(shù)脂(e51),攪拌均勻后,底物用水160g分散,加熱70℃保溫5h,抽丙酮,得到粒徑為165nm,固含量40.9%且十分穩(wěn)定的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液。
實(shí)施例4
一種陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液及其制備步驟:
(1)在帶機(jī)械攪拌的500ml四口燒瓶中,打開(kāi)冷凝水,加入e20環(huán)氧樹(shù)脂80.0g和丙二醇甲醚20g,升溫至110℃使樹(shù)脂溶解,加入0.18g四丁基溴化銨和17.1g妥爾油脂肪酸,反應(yīng)4小時(shí)至酸值小于5mgkoh/g;
(2)降溫至90℃,加入聚醚胺1.17g,反應(yīng)1h,加入二乙醇胺2.06g和3-二甲基丙胺3.90g,繼續(xù)在90℃反應(yīng)2個(gè)小時(shí);
(3)降溫至60℃,加入10g丙酮稀釋?zhuān)?.0g冰醋酸中和,0.5h后,加入環(huán)氧樹(shù)脂(e51)12.1g,攪拌均勻后,底物用水160g分散,加熱60℃保溫6h,抽丙酮,得到粒徑為75.8nm、固含量39.2%且十分穩(wěn)定的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液。
實(shí)施例5
一種陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液及其制備步驟:
(1)在帶機(jī)械攪拌的500ml四口燒瓶中,打開(kāi)冷凝水,加入e20環(huán)氧樹(shù)脂80.4g和丙二醇甲醚20g,升溫至110℃使樹(shù)脂溶解,加入0.15g四丁基溴化銨和14.3g桐油酸,反應(yīng)4小時(shí)至酸值小于5mgkoh/g;
(2)降溫至90℃,加入聚醚胺5.785g,反應(yīng)1h,加入二乙醇胺1.98g和3-二甲基丙胺3.86g,繼續(xù)在90℃反應(yīng)2個(gè)小時(shí);
(3)降溫至60℃,加入10g丙酮稀釋?zhuān)?.3g冰醋酸中和,0.5h后,加入環(huán)氧樹(shù)脂(e51)24.2g,攪拌均勻后,底物用水160g分散,加熱60℃保溫6h,抽丙酮,得到粒徑為249.2nm、固含量41.5%且十分穩(wěn)定的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液。
實(shí)施例6
一種陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液及其制備步驟:
(1)在帶機(jī)械攪拌的500ml四口燒瓶中,打開(kāi)冷凝水,加入e20環(huán)氧樹(shù)脂80.4g和丙二醇甲醚25g,升溫至110℃使樹(shù)脂溶解,加入0.16g四丁基溴化銨和22.9g妥爾油脂肪酸,反應(yīng)6小時(shí)至酸值小于5mgkoh/g;
(2)降溫至90℃,加入聚醚胺4.26g,反應(yīng)1h,加入二乙醇胺1.8g和3-二甲基丙胺3.5g,繼續(xù)在90℃反應(yīng)2個(gè)小時(shí);
(3)降溫至60℃,加入15g丙酮稀釋?zhuān)?.4g冰醋酸中和,0.5h后,加入環(huán)氧樹(shù)脂(e51)12.1g,攪拌均勻后,底物用水160g分散,加熱60℃保溫6h,抽丙酮,得到粒徑為120.7nm、固含量40.4%且十分穩(wěn)定的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液。
實(shí)施例7
一種陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液及其制備步驟:
(1)在帶機(jī)械攪拌的500ml四口燒瓶中,打開(kāi)冷凝水,加入e20環(huán)氧樹(shù)脂80.4g和丙二醇甲醚16g,升溫至110℃使樹(shù)脂溶解,加入0.18g四丁基溴化銨和17.1g妥爾油脂肪酸,反應(yīng)4小時(shí)至酸值小于5mgkoh/g;
(2)降溫至90℃,加入聚醚胺1.55g,反應(yīng)1h,加入二乙醇胺2.05g和3-二甲基丙胺4.0g,繼續(xù)在90℃反應(yīng)2個(gè)小時(shí);
(3)降溫至60℃,加入6g丙酮稀釋?zhuān)?.02g冰醋酸中和,0.5h后,攪拌均勻后,底物用水160g分散,加熱60℃保溫6h,抽丙酮,得到粒徑為80nm、固含量38.2%且十分穩(wěn)定的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液。
實(shí)施例1~7制備的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。
表1實(shí)施例1~7制備的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液技術(shù)指標(biāo)
由表1可知,本方法所制得陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性好,離心穩(wěn)定且室溫儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
采用實(shí)施例1~7制備的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液,在樣板進(jìn)行清漆涂膜,漆膜性能指標(biāo)檢測(cè),樣板規(guī)格為120mm*50mm*2mm的馬口鐵,漆膜性能指標(biāo)按照國(guó)家涂料標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試,干燥時(shí)間按gb1728-89;鉛筆硬度按gb6739-96;耐沖擊按gb1732-79;耐水性按gb1733-93,漆膜厚度40um。
采用實(shí)施例1~7制備的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液清漆涂膜的漆膜的檢測(cè)結(jié)果如表2所示。
表2實(shí)施例1~7制備的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯清漆漆膜性能指標(biāo)
由表2可知,由本方法制備的陽(yáng)非離子型水性環(huán)氧酯乳液進(jìn)行清漆漆膜,表干時(shí)間短、鉛筆硬度可達(dá)h、耐水性能優(yōu)異、耐沖擊性能良好,具有很好的工業(yè)防腐應(yīng)用前景。