环氧树脂掺混物分散体及该分散体的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高Mw环氧树脂和液体环氧树脂以及分散剂的水性环氧树脂掺混物分散体，该分散剂具有满足以下条件的界面张力：一滴混合物相对于水的界面张力小于2达因/厘米，优选小于1达因/厘米，所述混合物是分散剂在高Mw和液体环氧树脂掺混物的熔体中的混合物，以及涉及制备该环氧树脂掺混物分散体的方法。特别地，该方法为无溶剂熔融揉捏或剪切分散方法，其中所述分散体在50至150℃下处理，所得的分散体是稳定的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】环氧树脂掺混物分散体及该分散体的制备方法本专利技术涉及环氧树脂掺混物水性分散体，以及用于制备环氧树脂掺混物分散体的方法。更具体地，分散方法不含溶剂，并产生稳定的分散体。聚合物粘合剂是在水泥质材料，例如砂浆，灰浆和混凝土的制剂中用来提高所得材料的最终性能的有价值的添加剂。例如，环氧树脂是在水泥质制剂中提高韧性，降低水的渗透性和/或增加水泥质材料的耐化学性和耐污染性的理想添加剂。环氧树脂可以添加到水泥质制剂中作为水性分散体。公知的环氧树脂改性的水泥产品通常包含3个部分：水性环氧树脂分散体，水性胺硬化剂，和砂及水泥的干混合物。另一方面，水化水泥的高碱含量可促进环氧基的交联，从而能够得到含环氧树脂分散体的无胺水泥质制剂。更常见的是，用胺硬化剂固化的水性环氧树脂分散体被用在涂料应用中。许多在水性体系中的固化环氧树脂涂料具有一些缺点，例如差的断裂韧性和低的冲击强度。这限制了它们在需要高抗冲和断裂强度的领域，如增强塑料和工业涂料中的应用。高Mw的环氧树脂在固化时是挠性的，并大大提高已固化的环氧树脂膜的韧性。然而，在无溶剂的水性涂料中引入高Mw的环氧树脂是具有挑战性的，这是由于它们的高玻璃化转变温度(Tg)和它们在室温或环境使用温度下缺乏形成膜的性能。通常，使用高Mw的环氧树脂被限制在要用显著量的溶剂用来溶解它们的溶剂型应用中。申请人设法解决提供当涂层在室温下固化时显示良好的韧性的水性环氧树脂分散体的问题和制备该环氧树脂分散体的无溶剂方法。专利技术概要本专利技术提供了水性环氧树脂分散体，以所述环氧树脂分散体的固体总重量为基准计，该分散体包含ⅰ)从20重量％至80重量％，优选从30重量％至70重量％的高分子量(Mw)环氧树脂；ⅱ)从30重量％到80重量％，优选从40重量％至70重量％的液体环氧树脂；和iii)从2重量％至20重量％，优选从3重量％至15重量％，或更优选从4重量％至12重量％的分散剂，该分散剂具有满足以下条件的界面张力：一滴混合物相对于水的界面张力小于2达因/厘米，优选小于1达因/厘米，所述混合物是分散剂在高Mw和液体环氧树脂掺混物的熔体中的混合物。高Mw环氧树脂具有的环氧当量(EEW)为800-10000克/当量，优选1000～10000克/当量，优选为1500-8000克/当量，或更优选为2000-6000克/当量，重均分子量为3000至40000克/摩尔，优选为6000-30000克/摩尔，或更优选，为9000-20000克/摩尔；以及液体环氧树脂具有的环氧当量(EEW)为100～300克/当量，优选为100-200克/当量，优选为120～200克/当量，或更优选为150～200克/当量，重均分子量为200至600克/摩尔，优选为240至400克/摩尔，或更优选为300-400克/摩尔。环氧树脂分散体具有0.1至5μm的粒度，优选为0.2-2.0μm，或更优选为0.3至1.0μm的粒度。环氧树脂可以是多羟基化合物的聚缩水甘油基醚，优选双酚A二缩水甘油基醚或双酚F二缩水甘油醚或聚乙二醇二缩水甘油基醚。合适的多羟基化合物为具有2个或多于2个羟基的任意多元醇，优选双酚A或双酚F或聚乙二醇，如具有2至20个乙二醇或丙二醇基团的聚乙二醇或聚丙二醇。另一方面，本专利技术进一步提供无溶剂的分散方法，其包括：i)提供一种高Mw环氧树脂，其环氧当量为从800至10000克/当量，优选从1000至10000克/当量的，或优选从1500到8000克/当量，或者更优选地，从2000至6000克/当量，且其重均分子量为3000至40000克/摩尔，优选为6000至30000克/摩尔，或更优选，为9000至20000克/摩尔；ii)提供一种液体环氧树脂，其环氧当量为100至300克/当量，优选100至200克/当量，优选120至200克/当量，或者，更优选150到200克/当量，以及其重均分子量为200至600克/摩尔，优选为240至400克/摩尔，或更优选从300至400克/摩尔；iii)以所述环氧树脂分散体的固体总重量为基准计，提供从2.0％至20％，优选3重量％至15重量％，更优选为4重量％至12重量％的分散剂，使得在加工温度范围内，一滴在高Mw和液体环氧树脂掺混物的熔体中的分散剂的浓度在等于正在加工的环氧树脂中的分散剂的浓度(即4重量％)时，相对于水的界面张力小于2达因/厘米，优选小于1达因/厘米；ⅳ)提供4至25重量％的水，或优选5至20重量％的水，该含量以环氧树脂分散体的总重量为基准计；ⅴ)以及，在存在所述分散剂的条件下将环氧树脂组合物乳化在水中，在足以熔化高Mw环氧树脂的条件下优选50至150℃下将高Mw和液体环氧树脂熔融混合，以产生高内相乳液。所述熔融混合可以发生在加入分散剂之前或同时，加入水之前，加入水的同时，或其任何组合。该方法可以进一步包括添加额外的水以稀释分散体，以使达到30至60重量％，或优选从40至55重量％的水，基于环氧树脂分散体的总重量。优选的分散装置包括具有两个或更多个螺杆的多螺杆挤出机和转子定子混合器和加压的高剪切装置。本专利技术还进一步提供包含本专利技术的水性环氧树脂分散体的涂料组合物和包含水性环氧树脂分散体和水硬性粘结剂或水泥的水泥组合物。除非另有说明，所有的温度和压力单位是室温和标准压力(STP)。列举的所有范围都包括端值并且可以组合。对环氧树脂，除非另有说明，分子量是指重均分子量，其由凝胶渗透色谱(GPC)与静态光散射(绝对法)的结合，并基于聚苯乙烯标准物测定。正如本文所使用的，术语“水性”是指水或混合有10重量％或更少，或优选5重量％或更少，或更优选为1重量％或更少的一种或多种水可混溶的溶剂的水。“无溶剂”一词是指所得到的分散体具有少于1000ppm的溶剂，优选地，少于500ppm的溶剂。正如本文所使用的，术语“环氧当量”指的是由ASTMD-1652(1997)确定的值。“ASTM”是指美国宾夕法尼亚州西康舍霍肯市ASTM国际(ASTMInternational，WestConshohocken，PA)。正如本文所使用的，术语“粒度”是指由根据ISO13320-2009的激光衍射法，使用库尔特计数器粒度和计数分析仪测定的平均体积平均粒度。“ISO”指的是国际标准化组织(日内瓦，瑞士)。测试方法编号指的是最近的测试，其公布在本文件的优先权日之前，除非在此处所用的测试方法后，特别标明使用带有连字符后缀的日期。正如本文所使用的，术语“环氧树脂分散体的固体总重量”涉及环氧树脂和分散剂固体。正如本文所使用的，术语“重量％”是指重量百分比。本专利技术的环氧树脂分散体包含基于环氧树脂分散体的固体总重量，从20％至80％，优选30％至70％，并且最优选从30％至60％的高Mw环氧树脂。本专利技术的环氧树脂分散体进一步包含基于环氧树脂分散体的固体总重量，从30％至80％，优选从40％至70％，最优选从40％至60％的液体环氧树脂。本专利技术的环氧树脂分散体进一步包含基于环氧树脂分散体的固体总重量，从2％至20重量％，优选3％至15％，并且最优选4％至12％的分散剂。在本专利技术的范围内，本文所用的环氧树脂是多羟基化合物或多元醇的聚缩水甘油基醚，所述多羟基化合物或多元醇例如是单体的多羟基化合物，例如多元醇，或羟基官能的低聚物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性环氧树脂分散体，其基于所述环氧树脂分散体的总重量包含：i)从20％至80％的高Mw环氧树脂；ii)从30％到80％的液体环氧树脂；和iii)从2％至20％的分散剂，所述分散剂具有满足以下条件的界面张力：一滴混合物相对于水的界面张力小于2达因/厘米，所述混合物是分散剂在高Mw和液体环氧树脂掺混物的熔体中的混合物，其中所述环氧树脂分散体是均匀的分散体；所述高Mw环氧树脂具有800至10000克/当量的环氧当量，并且具有从3000到40000的重均分子量；且所述液体环氧树脂具有100至200克/当量的环氧当量，并且具有从200至600的重均分子量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.29 US 61/666,0081.一种水性环氧树脂分散体，所述分散体包含水或混合有10重量％或更少的一种或多种水可混溶的溶剂的水，以及，其基于所述环氧树脂分散体的总重量包含：ⅰ)从20％至80％的高Mw环氧树脂；ⅱ)从30％到80％的液体环氧树脂；和iii)从2％至20％的分散剂，所述分散剂选自乙氧基化的苯酚的硫酸盐，乙氧基化苯酚，具有分子量为7000至20000的环氧乙烷和环氧丙烷分散剂的非离子型共聚物、聚乙烯醇，以及它们的任何混合物，其中所述环氧树脂分散体是均匀的分散体；所述高Mw环氧树脂具有800至10000克/当量的环氧当量，并且具有从3000到40000的重均分子量；且所述液体环氧树脂具有100至200克/当量的环氧当量，并且具有从200至600的重均分子量，所有的重均分子量由凝胶渗透色谱(GPC)与静态光散射(绝对法)的结合，并基于聚苯乙烯标准物测定，其中所述分散体中各组分含量的总和为100％。2.如权利要求1所述的环氧树脂分散体，其特征在于，所述分散体具有0.1至2μm的平均体积平均粒度，所述平均体积平均粒度由根据ISO13320-2009的激光衍射法，使用库尔特计数器粒度和计数分析仪测定。3.如权利要求1所述的环氧树脂分散体，其特征在于，所述高Mw和液体环氧树脂是多元醇的聚缩水甘油醚...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，洪亮，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US