阴离子型水性环氧树脂乳液及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种阴离子型水性环氧树脂乳液及其制备方法。所述制备方法包括如下步骤：S1、将160‑200份环氧树脂E‑44加入反应容器中，升温后加入210‑250份二异氰酸酯进行反应；S2、加入40‑50份聚己内酯和30‑50份的小分子二元醇，保温反应一段时间；S3、加入30‑40份二羟甲基丁酸，滴加催化剂保温反应一段时间；S4、检测体系中NCO的含量，当NCO含量达到1.5‑4.0%时，加入50‑80份环氧树脂E‑51，再加入10‑20份的双氧水保温反应一段时间，再加入300‑400份的丙酮降粘度；S5、降温，加入烧碱中和，加入乳化剂乳化，然后抽真空脱出体系中的丙酮。本发明专利技术所述方法制备得到的阴离子型水性环氧树脂乳液外观乳白细腻，储存稳定性、机械稳定性、冻融稳定性均非常优异，且耐水性好，硬度高，附着力强。

Anionic waterborne epoxy resin emulsion and its preparation and Application

The invention discloses an anionic waterborne epoxy resin emulsion and a preparation method thereof. The preparation method includes the following steps: S1, adding 200 portions of epoxy resin 44 of 200 portions of epoxy resin 44 into a reaction vessel, adding 210 250 diisocyanate after heating, and adding 40 small molecular diols with 50 polyhexyllactone and 50 parts 30, for a period of heat preservation; S3, 30, and 30 dihydroxymethylbutyric acid, The heat preservation reaction of the catalyst is a period of time; when the content of NCO in the system is 1.5, when the content of NCO is 1.5, it is added to 80 portions of epoxy resin E 51, and then added 10 of 20 parts of hydrogen peroxide for a period of time, and then adding 300 acetone and 400 parts of acetone to reduce the viscosity; S5, cooling, adding caustic soda and adding emulsifier. Emulsification, then vacuum extraction of acetone from the system. The anionic waterborne epoxy resin emulsion prepared by the method has excellent emulsion appearance, excellent storage stability, mechanical stability and freeze-thaw stability, and has good water resistance, high hardness and strong adhesion.

【技术实现步骤摘要】
阴离子型水性环氧树脂乳液及其制备方法与应用
本专利技术涉及水性树脂
，具体地，本专利技术涉及一种阴离子型水性环氧树脂乳液及其制备方法与应用。
技术介绍
当前的环氧树脂多数为溶剂型，应用于很多施工场所，环氧树脂不溶于水，需要加大量的酮类、芳烃类等有机溶剂作为稀释剂，气味大而且容易挥发，对周围环境造成很大的污染。随着人们对环境越来越重视，对环保要求越来越高，环氧树脂的水性化研究越来越受到重视，特别是低VOC和不含有机挥发化合物的研究。水性环氧树脂多采用外加乳化剂或者化学改性利用相反转的方式对树脂进行乳化，前者的储存稳定性差，随着时间推移乳液慢慢有沉淀析出，后者容易出现分层现象，并且乳液的味道较大。
技术实现思路
基于此，本专利技术在于克服现有技术的缺陷，提供一种阴离子型水性环氧树脂乳液，所述阴离子型水性环氧树脂乳液外观乳白细腻，储存稳定性、机械稳定性、冻融稳定性均非常优异，且耐水性好，耐水48d不泛白不起泡，硬度达到HB-1H级。本专利技术的另一目的在于提供一种阴离子型水性环氧树脂乳液。本专利技术的另一目的在于提供阴离子型水性环氧树脂乳液的应用。其技术方案如下：一种阴离子型水性环氧树脂乳液的制备方法，包括如下步骤：S1、将160-200份环氧树脂E-44加入反应容器中，搅拌升温至55±5℃，加入210-250份二异氰酸酯，控制温度为50～70℃保温反应50～150min；S2、往反应容器中加入40-50份分子量为1000-2000的聚己内酯和30-50份的小分子二元醇，在68±2℃保温60±10min；S3、加入30-40份二羟甲基丁酸，滴加2-5滴锡类催化剂在68±2℃保温2±0.5个小时；S4、检测体系中NCO的含量，当NCO含量达到1.5-4.0％时，加入50-80份环氧树脂E-51在66-68℃保温60±10min，然后升温到75±5℃，加入10-20份的双氧水保温60±10min，加入300-400份的溶剂降粘度搅拌10-30min；S5、降温到55±5℃，将15-20份的烧碱和2-3份的非离子型乳化剂依次加入到反应容器中，以搅拌速度为500-700r/min搅拌5-10min，然后提高搅拌速度到1300-1500r/min，将75±5℃的纯水快速加入到四口烧瓶，温度维持在60±2℃乳化1.5-2.5h，然后抽真空1-2h脱出体系中的溶剂，将温度保持在55℃-60℃，测固含量，当固含量达到55％-57％时停止搅拌，静置6-10h得到阴离子型水性环氧树脂乳液。本专利技术采用预聚体的办法提出了一种性能优异的水性阴离子型环氧树脂乳液的制备方法，一摩尔环氧树脂E-44中含有两个仲羟基，其可以与二官能团的脂肪族异氰酸酯反应生成线形的大分子，引入分子量Mn＝1000-2000的聚己内酯二元醇提高漆膜的韧性，通过小分子量的二元醇引入亲水性扩链剂，其同时具有调整平均官能度的作用，通过采用E-51作为封端剂可以控制分子链的分子量，提高漆膜的性能，加入低气味中和成盐剂以及非离子型乳化剂可以降低乳液气味并提高乳液稳定性，再提高搅拌速度，加入特定温度的纯水乳化一定时间可得到阴离子型环氧树脂乳液，最后脱出体系里的丙酮得到高固含量的乳液。本专利技术中，初始设计分子量的时候确保每一分子链上最少接入一个二羟甲基丁酸，烧碱作为成盐剂可替代气味较大的三乙胺(实验发现烧碱中和成盐得到的乳液粒径比三乙胺的稍大，乳液的稳定性较三乙胺的好，随着储存时间的延长三乙胺作为成盐剂的乳液有后增稠现象，三乙胺作为高效催化剂能促进环氧基与NCO反应最终生成环状的噁唑烷酮，而且三乙胺能促进环氧树脂的苯酚基团形成醌式结构从而产生黄变现象)，选用双氧水作为后处理剂起着氧化还原作用。理论上当体系固含量达到50％的时候，体系里面已经没有溶剂了，但是实际实验中发现脱出的溶剂中含有少量的水，而且脱出的溶剂中含水率在7％左右，因此实际上要将体系的溶剂脱出到固含量为55％-57％，得到的产品基本上没有溶剂的气味，从而达到低气味易施工的要求。在其中一个实施例中，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或者多种。在其中一个实施例中，步骤S1为：S1、将160-200份环氧树脂E-44加入反应容器中，加入60-90份的甲苯二异氰酸酯，升温到60℃保温40min，然后将120-160份的异氟尔酮二异氰酸酯加入到反应容器中，滴加2-5滴异辛酸铋，温度缓慢自升温到68±2℃保温90min。在其中一个实施例中，小分子二元醇为1,6-己二醇和/或1,4-丁二醇，优选地，所述小分子二元醇为1,6-己二醇。在其中一个实施例中，步骤S3所述二羟甲基丁酸加入前用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解。在其中一个实施例中，步骤S3所述锡类催化剂为辛酸亚锡。在其中一个实施例中，实验前所述环氧树脂E-44经过如下预处理：向环氧树脂E-44中加入0.5％的抗氧剂以及0.5％弱酸于100-105℃通氮气的条件下抽真空3h备用。在其中一个实施例中，实验前所述聚己内酯经过如下预处理：将聚己内酯于100-105℃抽真空1h。在其中一个实施例中，所述非离子型乳化剂为聚氧乙烯醚，其可以提高乳液的储存稳定性以及后期高剪切乳化稳定性。在其中一个实施例中，步骤S4、S5所述溶剂为丙酮。所述制备方法制备得到的阴离子型水性环氧树脂乳液。所述阴离子型水性环氧树脂乳液在制备水性环氧树脂涂料中的应用。水性环氧树脂乳液是水性环氧树脂涂料的主要成分，其决定了水性环氧树脂涂料的综合性能，本专利技术所述的阴离子型水性环氧树脂乳液有望制备高性能的水性环氧树脂涂料，如水性环氧内墙涂料。本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过预聚体的方法在分子链中引入亲水基团，合成出分子链两端以及侧链的端官能团均为环氧基的预聚体，用烧碱中合成盐，通过高速加水乳化，亲水基团伸向水相将环氧基团包裹起来在乳液胶粒内部，显著改善了乳液的稳定性；采用烧碱中和成盐，乳液粒径较大，且无增稠现象，而且可避免三乙胺促进环氧树脂的苯酚基团形成醌式结构产生黄变现象；乳液固含量高，体系里面基本无溶剂的气味。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。以下实施例所用原料如下：环氧树脂E-44(工业级南宝树脂)；环氧树脂E-51(工业级南宝树脂)；异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)(工业级德国拜耳)；甲苯二异氰酸酯(TDI)(工业级德国巴斯夫)；聚己内酯二元醇(PCL)(Mn＝1500/2000工业级日本大赛璐株式会社)；二羟甲基丁酸(DMBA)(工业级瑞典帕斯托)；1,6-己二醇(HDO)(工业级日本三菱株式会社)；烧碱(分析纯天津博迪化工)；DMF(分析纯天津博迪化工)；丙酮(工业级市售)；异辛酸铋(分析纯西陇科学股份有限公司)；纯水(自制)；双氧水(分析纯韩国泰光)；盐酸(分析纯西陇科学股份有限公司)；抗氧剂BHT(工业级青岛长荣化工)；辛酸亚锡(分析纯西陇科学股份有限公司)；非离子型乳化剂(工业级上海中锦化学环保材料有限公司)；丙酮(市售)。实验前所述环氧树脂E-44经过如下预处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阴离子型水性环氧树脂乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将160‑200份环氧树脂E‑44加入反应容器中，搅拌升温至55±5℃，加入210‑250份二异氰酸酯，控制温度为50～70℃保温反应50～150min；S2、往反应容器中加入40‑50份分子量为1000‑2000的聚己内酯和30‑50份的小分子二元醇，在68±2℃保温60±10min；S3、加入30‑40份二羟甲基丁酸，滴加2‑5滴锡类催化剂在68±2℃保温2±0.5个小时；S4、检测体系中NCO的含量，当NCO含量达到1.5‑4.0%时，加入50‑80份环氧树脂E‑51在66‑68℃保温60±10min，然后升温到75±5℃，加入10‑20份的双氧水保温60±10min，加入300‑400份的溶剂降粘度搅拌10‑30min；S5、降温到55±5℃，将15‑20份的烧碱和2‑3份的非离子型乳化剂依次加入到反应容器中，以搅拌速度为500‑700r/min搅拌5‑10min，然后提高搅拌速度到1300‑1500r/min，将75±5℃的纯水快速加入到四口烧瓶，温度维持在60±2℃乳化1.5‑2.5h，然后抽真空1‑2h脱出体系中的溶剂，将温度保持在55℃‑60℃，测固含量，当固含量达到55%‑57%时停止搅拌，静置6‑10h得到阴离子型水性环氧树脂乳液。...

【技术特征摘要】
1.一种阴离子型水性环氧树脂乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将160-200份环氧树脂E-44加入反应容器中，搅拌升温至55±5℃，加入210-250份二异氰酸酯，控制温度为50～70℃保温反应50～150min；S2、往反应容器中加入40-50份分子量为1000-2000的聚己内酯和30-50份的小分子二元醇，在68±2℃保温60±10min；S3、加入30-40份二羟甲基丁酸，滴加2-5滴锡类催化剂在68±2℃保温2±0.5个小时；S4、检测体系中NCO的含量，当NCO含量达到1.5-4.0%时，加入50-80份环氧树脂E-51在66-68℃保温60±10min，然后升温到75±5℃，加入10-20份的双氧水保温60±10min，加入300-400份的溶剂降粘度搅拌10-30min；S5、降温到55±5℃，将15-20份的烧碱和2-3份的非离子型乳化剂依次加入到反应容器中，以搅拌速度为500-700r/min搅拌5-10min，然后提高搅拌速度到1300-1500r/min，将75±5℃的纯水快速加入到四口烧瓶，温度维持在60±2℃乳化1.5-2.5h，然后抽真空1-2h脱出体系中的溶剂，将温度保持在55℃-60℃，测固含量，当固含量达到55%-57%时停止搅拌，静置6-10h得到阴离子型水性环氧树脂乳液。2.根据权利要求1所述阴离子型水性环氧树脂乳液的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张胜，王振兴，
申请(专利权)人：广州亮豹涂料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44