一种高性能水性环氧树脂及其制备方法和所得的涂料技术

本发明专利技术涉及一种化工材料，尤其涉及一种高性能水性环氧树脂及所得的涂料。该水性环氧树脂，由环氧树脂、有机溶剂、引发剂、单体和中和剂组成，其特征在于：所述的环氧树脂与有机溶剂的质量比是0.8‑1.2；所述液体环氧树脂与固体环氧树脂的质量比是1‑2；所述环氧树脂与单体的质量比是1‑2；所述引发剂占单体的质量分数是6％‑8％。由本发明专利技术水性环氧树脂，选择合适的水性环氧固化剂，制得性能优异的双组份水性环氧涂料，其室温干燥性能、机械性能等优异，且适用于多种基材。

High performance waterborne epoxy resin, preparation method thereof and coating obtained

The invention relates to a chemical material, in particular to a high-performance waterborne epoxy resin and a coating obtained thereby. The waterborne epoxy resin, epoxy resin, organic solvent, initiator, monomer and neutralizing agent, which is characterized in that: the quality of epoxy resin and organic solvents, the ratio is 0.8 1.2; quality of the liquid and solid epoxy resin is more than 1 2; the quality of ring oxygen resin and monomer ratio is 1 2; the initiator mass fraction of monomer is 6% 8%. A two-component waterborne epoxy coating with excellent properties is prepared by selecting the appropriate waterborne epoxy curing agent of the present invention, and has excellent drying and mechanical properties at room temperature and is suitable for a wide variety of substrates.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能水性环氧树脂及其制备方法和所得的涂料
本专利技术涉及一种化工材料，尤其涉及一种高性能水性环氧树脂及所得的涂料。
技术介绍
室温下自干的双组份水性环氧涂料存在干燥速度较慢和交联度不够的问题。较慢的干燥速度，带来施工周期长和施工环境要求高的问题；交联度不够，使漆膜的机械性能和耐性难以提高。多方面的因素，使得双组份自干水性环氧涂料在实际应用中困难重重，如何提高漆膜的干燥性能，已成为关注的热点。
技术实现思路
针对现有双组份自干水性环氧涂料存在交联度不够，使漆膜的机械性能和耐性难以提高的问题，本专利技术提供了一种高性能水性环氧树脂及所得的涂料，通过自由基溶液聚合的方法用(甲基)丙烯酸酯类单体和含活泼双键的硅烷偶联剂对环氧树脂进行接枝改性，制得高性能水性环氧树脂。该树脂配合水性环氧固化剂，可制备出具有良好机械性能和耐久性能的水性双组份室温自干涂料。本专利技术需解决上述技术问题是通过以下技术方案实现的：一种水性环氧树脂，由环氧树脂、有机溶剂、引发剂、单体和中和剂组成，其特征在于：所述的环氧树脂与有机溶剂的质量比是(0.8-1.2):1；所述液体环氧树脂与固体环氧树脂的质量比是(1-2):1；所述环氧树脂与单体的质量比是(1-2):1；所述引发剂占单体的质量分数是6％-8％。进一步：在上述水性环氧树脂中，所述环氧树脂是固体环氧树脂和液体环氧树脂的混合物，所述的固体环氧树脂相对分子质量为3750±200g/mol，环氧值为0.02-0.045eg/100g；所述的液体环氧树脂相对分子质量为370±50g/mol，环氧值为0.48-0.54eg/100g。所述的有机溶剂是正丁醇与丙二醇甲醚的混合物；所述的引发剂是过氧化物类；所述的单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、含活泼双键的硅烷偶联剂中的至少两种；所述的中和剂是N,N-二甲基乙醇胺。本专利技术所得的水性环氧树脂的参数为外观：乳白、不透明、泛蓝光；黏度：8000-15000mPa·s/25℃；固含量：45±2％；环氧当量：900-1250g/eg。本专利技术还提供了上述水性环氧树脂的制备方法：步骤为：(1)加入环氧树脂和有机溶剂，充分溶解，升高温度至回流温度，加入四分之一质量分数的单体和引发剂混合；(2)其余四分之三质量分数的单体与引发剂的混合物在回流温度下控制滴加速度，在一定时间内滴加完；(3)升高温度至保温温度，保温一定时间；(4)降低温度至中和温度，加入中和剂中和，并反应一定时间；(5)提高转速至相反转转速，加入去离子水，至完成相反转。所述的回流温度116-118/℃，所述保温温度118-123/℃，所述中和温度40-70/℃，所述中和度80-100/％，所述滴加单体的时间1-3/h，所述保温时间3-5/h，所述反应过程中转速150-300r/min，所述相反转过程转速800-1200r/min。本专利技术还提供了由上述水性环氧树脂所得的涂料配比如下：(1)基本配方如表1所示：表1①所述甲组份中不挥发份重量百分含量为48-53％，其中：去离子水，为自制，重量百分含量为15-30％。分散剂，为高分子量改性聚丙烯酸酯溶液，重量百分含量为0.5-5％。消泡剂，为聚醚硅氧烷共聚物乳液，重量百分含量为0.05-0.5％。防沉剂，为水性膨润土，重量百分含量为0.1-1％。钛白粉，为氯化法生产，经氧化锆/氧化铝处理而成的金红石型二氧化钛颜料，重量百分含量为10-30％。硫酸钡，为超细沉淀硫酸钡，重量百分含量为5-15％。水性环氧树脂，为自制，重量百分含量为45-55％。流平剂，为聚醚改性聚硅氧烷溶液，重量百分含量为0.05-0.5％。以上甲组份中所含各种原材料重量百分含量之和为100％。②所述乙组份中不挥发份重量百分含量为28-33％，其中：改性多胺类固化剂，其黏度为10000-15000mPa·s，固含为60％，活泼氢当量为248g/mol，重量百分含量为45-55％。醚酯类溶剂，为丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)，重量百分含量为20-30％。去离子水，为自制，重量百分含量为20-30％。以上乙组份中所含各种原材料重量百分含量之和为100％。③所述稀释剂为去离子水，自制。(2)制备方法①甲组份制备方法步骤A：按顺序在500-800r/min转速下加入第1-4项，分散均匀后，提高转速至1200-1500r/min分散至细度≤25μm；步骤B：调整转速至800-1200r/min下，加入第5、6项，提高转速至2500-3000r/min下，分散至细度≤25μm；步骤C：调整转速至800-1200r/min下，加入第7项，分散均匀后，加入第8项，分散15min；步骤C：送检，合格后过滤包装。②乙组份制备方法将2、3项混合均匀后，加入到固化剂，充分搅拌均匀；送检，合格后包装。(3)施工说明本专利技术在施工时，将甲组份与乙组份以100:20的重量分数比混合，加入适量的稀释剂搅拌均匀并调整至施工黏度，即可施工，室温下干燥后即可获得附着力和装饰性能优异的涂层。与现有技术相比，本专利技术有益的技术效果是：其一、将大分子量环氧树脂与低分子量环氧树脂混合后改性，采用自由基溶液聚合，经过一系列工序，制备丙烯酸-含活泼双键的硅烷偶联剂改性水性环氧树脂。其二、选择合适的水性环氧固化剂，搭配所制水性环氧树脂，制得性能优异的双组份水性环氧涂料，其室温干燥性能、机械性能等优异，且适用于多种基材。具体实施例本专利技术的主旨是通过自由基溶液聚合的方法用(甲基)丙烯酸酯类单体和含活泼双键的硅烷偶联剂对环氧树脂进行接枝改性，制得高性能水性环氧树脂。该树脂配合水性环氧固化剂，可制备出具有良好机械性能和耐久性能的水性双组份室温自干涂料。下面结合实施例对本专利技术的内容作进一步的说明：水性环氧树脂的合成实施例如下表2：上述水性环氧树脂中，所述环氧树脂是固体环氧树脂和液体环氧树脂的混合物，所述的固体环氧树脂相对分子质量为3750±200g/mol，环氧值为0.02-0.045eg/100g；所述的液体环氧树脂相对分子质量为370±50g/mol，环氧值为0.48-0.54eg/100g。所述的有机溶剂是正丁醇与丙二醇甲醚的混合物；所述的引发剂是过氧化物类；所述的单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、含活泼双键的硅烷偶联剂中的至少两种；所述的中和剂是N,N-二甲基乙醇胺。其制备步骤为：(1)加入环氧树脂和有机溶剂，充分溶解，升高温度至回流温度，加入四分之一质量分数的单体和引发剂混合；(2)其余四分之三质量分数的单体与引发剂的混合物在116-118℃的回流温度下滴加，在1-3小时内滴加完；(3)升高温度至118-123℃的保温温度，保温3-5小时；(4)降低温度至40-70℃的中和温度，加入中和剂中和，反应过程中有搅拌器，其转速150-300转每分；(5)提高转速至相反转转速，加入去离子水，相反转过程转速800-1200转每分，至完成相反转。实验结果如下表3：结果分析，通过控制变量对固体环氧树脂与液体环氧树脂的用量配比、环氧树脂与单体的用量配比、环氧树脂与混合溶剂的用量配比进行对比。实施例1与实例2相比，增加液体环氧的用量，可以提高体系的环氧值，同时体系的黏度增加，更适用于高机械性能要求的情况；实例1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性环氧树脂，由环氧树脂、有机溶剂、引发剂、单体和中和剂组成，其特征在于：所述的环氧树脂与有机溶剂的质量比是(0.8‑1.2):1；所述液体环氧树脂与固体环氧树脂的质量比是(1‑2):1；所述环氧树脂与单体的质量比是(1‑2):1；所述引发剂占单体的质量分数是6％‑8％。

【技术特征摘要】
1.一种水性环氧树脂，由环氧树脂、有机溶剂、引发剂、单体和中和剂组成，其特征在于：所述的环氧树脂与有机溶剂的质量比是(0.8-1.2):1；所述液体环氧树脂与固体环氧树脂的质量比是(1-2):1；所述环氧树脂与单体的质量比是(1-2):1；所述引发剂占单体的质量分数是6％-8％。2.根据权利要求1所述的水性环氧树脂，其特征在于：所述的环氧树脂是固体环氧树脂和液体环氧树脂的混合物，所述的固体环氧树脂相对分子质量为3750±200g/mol，环氧值为0.02-0.045eg/100g；所述的液体环氧树脂相对分子质量为370±50g/mol，环氧值为0.48-0.54eg/100g。3.根据权利要求2所述的水性环氧树脂，其特征在于：所述的有机溶剂是正丁醇与丙二醇甲醚的混合物；所述的引发剂是过氧化物类；所述的单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、含活泼双键的硅烷偶联剂中的至少两种；所述的中和剂是N,N-二甲基乙醇胺。4.一种权利要求1-3中任意一项水性环氧树脂的制备方法，步骤为：(1)加入环氧树脂和有机溶剂，充分溶解，升高温度至回流温度，加入四分之一质量分数的单体和引发剂混合；(2)其余四分之三质量分数的单体与引发剂的混合物在116-118℃的回流温度下滴加，在1-3小时内滴加完；(3)升高温度至118-123℃的保温温度，保温3...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁进松，崔一凡，许振苗，
申请(专利权)人：南雄市星隆化工有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44