环氧树脂的水分散体制造技术

＊＊＊ 本发明专利技术通过使用环氧官能表面活性剂，提供了稳定的环氧树脂水分散体，所述表面活性剂通过将具有结构式（Ⅰ）、（Ⅱ）和（Ⅲ）的酰氨基胺，其中Ｒ↑［１］为具有１－１５个碳原子的烷基、芳基、或芳烷基或其混合物，Ｒ↑［２］为在主链中可选包含非活性氧原子或最多每个分子平均４个仲和／或叔氮原子的具有２－１８个碳原子的脂族、环脂族、或芳族基团，Ｘ和Ｙ独立地为氢原子、甲基或乙基，前提是，如果Ｘ为甲基或乙基，Ｙ为氢原子，或如果Ｙ为甲基或乙基，Ｘ为氢原子，且ｎ＋ｍ＋ｏ为４０－４００的实数，且ｎ＋ｏ为能够有效产生树脂乳化作用的实数，且（Ⅰ）与（Ⅱ）的重量比为１００∶０－０∶１００，（Ⅰ）与（Ⅲ）的重量比为１００∶０－０∶１００，且（Ⅱ）与（Ⅲ）的重量比为１００∶０－０∶１００，与官能度大于０．８个环氧基／分子的至少一种环氧树脂进行反应而制成，其中胺与环氧的当量比率至少为１∶２；一种用于制备所述水分散体的方法、以及一种通过前述酰氨基胺与环氧树脂的反应而制成的环氧官能组合物。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环氧树脂的水分散体。一方面，本专利技术涉及具有改进涂布性能的改进的环氧树脂水分散体、以及一种制备这种分散体的方法。许多年来就已知环氧树脂的水分散体。但这些分散体作为涂料成分的性能被认为劣于其溶剂成相应物。用于使环氧组分可乳化的表面活性剂，如壬基酚乙氧基化物、烷基酚引发的聚(氧化乙烯)乙醇、烷基酚引发的聚(氧化丙烯)聚(氧化乙烯)乙醇、和包含一个内聚(氧化丙烯)嵌段和两个外聚(氧化乙烯)乙醇嵌段的嵌段共聚物已知容易迁移到表面界面上，在此它们估计会有害地影响膜性能。此外，由于环氧树脂的水分散体已越来越广泛地用于工业，因此更加需要改进其各种处理性能，如储存稳定性、均匀性、小粒径、较高的转化温度、粘度再现性、和分散体的易转移性。因此，更加要求环氧树脂的水分散体具有改进的、对用户友善的处理性能。按照本专利技术，提供了一种环氧树脂水分散体，包含a)水；b)官能度大于0.8个环氧基/分子的至少一种环氧树脂；和c)基于环氧树脂的0.1-20％重量的至少一种环氧官能表面活性剂，它通过将具有以下结构的酰氨基胺 其中R1为具有1-15个碳原子的烷基、芳基、或芳烷基或其混合形式，R2为在主链中可选包含非活性氧原子或最多每个结构平均4个仲和/或叔氮原子的具有2-18个碳原子的脂族、环脂族、或芳族基团，X和Y独立地为氢原子、甲基或乙基，前提是，如果X为甲基或乙基，Y为氢原子，或如果Y为甲基或乙基，X为氢原子，且n+m+o为40-400的实数，且n+o为能够有效产生树脂乳化作用的实数，与官能度大于0.8个环氧基/分子的至少一种环氧树脂进行反应而制成，其中胺与环氧的当量比率至少为1∶2，优选1∶6-1∶500。(I)与(II)的重量比为100∶0-0∶100，(I)与(III)的重量比为100∶0-0∶100，且(II)与(III)的重量比为100∶0-0∶100。此外，提供了包含这些环氧树脂分散体和水相容固化剂的可固化环氧树脂组合物。已经发现，通过使用某种环氧官能表面活性剂，可形成具有良好储存期和处理性能的平均粒径一般小于1μm的有效环氧树脂水分散体。这些分散体稳定，同时在合适的时间内保持一致的粘度和环氧官能度。此外，已经发现，通过使用这些表面活性剂，可在较高的转化温度和较高的树脂浓度下得到这些分散体，结果，制备时间较短、更加容易处理和高温储存稳定。可用于本专利技术的环氧官能表面活性剂可通过将(i)具有以下结构的至少一种酰氨基胺 其中R1为具有1-15个碳原子的烷基、芳基、或芳烷基，优选C1-C4烷基或壬基苯基，最优选甲基，R2为在主链中可选包含非活性氧原子或氮原子的具有2-18个碳原子的脂族、环脂族、或芳族基团，X和Y独立地为氢原子、甲基或乙基，前提是，如果X为甲基或乙基，Y为氢原子，或如果Y为甲基或乙基，X为氢原子，且n+m+o为40-400的实数，m为0-70，优选0-50，最优选0的实数，且n+o为能够有效产生树脂乳化作用的至少为15的实数，且(I)与(II)的重量比为100∶0-0∶100，(I)与(III)的重量比为100∶0-0∶100，且(II)与(III)的重量比为100∶0-0∶100，与(ii)官能度大于0.8个环氧基/分子的至少一种环氧树脂进行反应而制成。该环氧官能酰氨基胺表面活性剂的分子量优选1700-40000(优选至20000)。在一个优选实施方案中，n+o与m的比率为100∶1-55∶45。在结构式(I)中，m优选0-70的实数，且n和o独立地为5-395的实数。在结构式(II)中，m优选0-70的实数，n为0-395的实数，且o为0-400，更优选20-380的实数。在结构式(III)中，m优选0-70的实数，n为0-395的实数，且o为0-400，更优选20-380的实数。在所有的以上结构式(I)、(II)和(III)中，n+o必须是能够有效产生树脂乳化作用的实数，通常至少为15，优选至少35。在一个优选实施方案中，m为0。在一个实施方案中，该表面活性剂可通过具有结构(I)和(II)的酰氨基胺与至少一种环氧树脂进行反应而制成，其中(I)与(II)的重量比为99∶1-1∶99，优选20∶80-80∶20。在另一实施方案中，该表面活性剂可通过具有结构(II)和(III)的酰氨基胺与至少一种环氧树脂进行反应而制成，其中(II)与(III)的重量比为99∶1-1∶99，优选20∶80-80∶20。在又一实施方案中，该表面活性剂可通过具有结构(I)和(III)的酰氨基胺与至少一种环氧树脂进行反应而制成，其中(I)与(III)的重量比为99∶1-1∶99，优选20∶80-80∶20。此外，该表面活性剂可通过具有结构(I)、(II)和(III)的酰氨基胺与环氧树脂进行反应而制成，所述酰氨基胺的量为4-98％重量的(I)、1-95％重量的(II)和1-95％重量的(III)。在胺基团与环氧基能够有效反应的条件下，将酰氨基胺与环氧树脂进行接触。通常，胺与环氧的当量比率至少为1∶2，优选1∶6-1∶500，更优选1∶6-1∶30。反应通常在室温至高温的足以使胺基团与环氧基反应的某个温度下，优选在50-150℃下，进行足以得到反应产物的一段时间。反应进程可通过测量反应混合物的胺当量和环氧当量来监控，最终生成所需的产物。一般来说，将反应混合物加热，直到消耗了等于所加胺当量的环氧当量，这通常为1小时或更长。可将一种以上的环氧树脂与酰氨基胺进行反应。例如，酰氨基胺可首先与单环氧树脂，然后与双环氧树脂进行反应。在另一例子中，环氧树脂可与酚醛清漆环氧树脂和双环氧树脂逐步或同时或以任何顺序进行反应。如果需要，可从反应混合物中回收该表面活性剂或“现场”制备。为了在所需的环氧树脂组分中现场提供该表面活性剂，可将酰氨基胺反应进入所需的环氧树脂组分中。现场法优选用于产生环氧官能酰氨基胺表面活性剂，其中与酰氨基胺反应的环氧树脂的残基(憎水部分)与分散的整个环氧树脂相同。如果来自表面活性剂的憎水部分具有与整个环氧树脂IR光谱相同的IR光谱，那么环氧树脂的残基(憎水部分)就与整个环氧树脂相同。如果回收该表面活性剂，那么胺与环氧的当量比率优选1∶30-1∶6。对于现场法，环氧树脂的量应该足以产生未反应的环氧树脂组分和表面活性剂加成物。此外，为了在预先环氧树脂中现场提供表面活性剂，可在预先反应过程中将酰氨基胺反应到双环氧树脂，如二元酚的二缩水甘油醚与二元酚的混合物中，或可在预先反应之后反应到树脂中。在预先反应中，一般使双环氧树脂与二元酚在预先催化剂的存在下，以7.5∶1-1.1∶1的摩尔比进行反应，得到每环氧重量值为225-3500的预先环氧树脂。通常使用基于环氧树脂或环氧树脂和酚类化合物的0.1-15％重量的酰氨基胺。优选在预先反应之后加入酰氨基胺，而无论预先产物是否分离。优选的酰氨基胺通过将具有以下结构式的含酸封端聚亚烷基二醇的化合物 其中R1为具有1-15个碳原子的烷基、芳基、或芳烷基，X、Y、n、m和o定义如上，与至少一种二胺进行反应而得到，其中胺与酸的当量比率为6∶1-25∶1。优选酰氨基胺的一个实施方案可通过将具有以下结构式的酸封端聚亚烷基二醇甲基醚 其中R1定义如上，优选甲基，且k为40-400的正实数，与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水分散体，包含： ａ）水； ｂ）官能度大于０．８个环氧基／分子的至少一种环氧树脂； ｃ）基于所述环氧树脂的０．１－２０％重量的至少一种环氧官能表面活性剂，它通过将具有以下结构的酰氨基胺： ＊＊＊ 其中Ｒ↑［１］为具有１－１５个碳原子的烷基、芳基、或芳烷基或其混合形式，Ｒ↑［２］为在主链中可选包含非活性氧原子或最多每个分子平均４个仲和／或叔氮原子的具有２－１８个碳原子的脂族、环脂族、或芳族基团，Ｘ和Ｙ独立地为氢原子、甲基或乙基，前提是，如果Ｘ为甲基或乙基，Ｙ为氢原子，或如果Ｙ为甲基或乙基，Ｘ为氢原子，且ｎ＋ｍ＋ｏ为４０－４００的实数，且ｎ＋ｏ为能够有效产生树脂乳化作用的实数，且其中（Ⅰ）与（Ⅱ）的重量比为１００∶０－０∶１００，（Ⅰ）与（Ⅲ）的重量比为１００∶０－０∶１００，且（Ⅱ）与（Ⅲ）的重量比为１００∶０－０∶１００，与官能度大于０．８个环氧基／分子的至少一种环氧树脂进行反应而制成，其中胺与环氧的当量比率至少为１∶２。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GE柏克，JD艾尔莫，CJ斯塔克，王本忠，EC小高古希，
申请(专利权)人：荷兰解决方案研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]