本发明专利技术提供一种环氧树脂、水性分散体及其水性环氧涂料组合物，该环氧树脂包括：一聚合物，其具有每分子具有至少二个环氧基的一环氧单体、一聚醚单胺与一环氧化油的反应产物的结构。本发明专利技术还提供一种水性分散体及包含该环氧树脂的水性环氧涂料组合物。本发明专利技术的挥发性有机化合物含量低，并且具有更好的性能，如：高硬度、高黏合强度、高抗冲击性及高耐腐蚀性。
Epoxy resin, waterborne dispersion and waterborne epoxy coating composition
【技术实现步骤摘要】
环氧树脂、水性分散体及其水性环氧涂料组合物
本申请于2018年10月23日提交美国临时专利申请案(编号62/749,503)于美国专利法规(35U.S.C§119(e))下的权益，其全部内容通过引用并入本文。本专利技术是关于一种环氧树脂、水性分散体及其水性环氧涂料组合物。更具体地，本专利技术是关于一种具有水性及低VOC的环氧树脂、分散体及包含其的涂料组合物。
技术介绍
双酚A的二缩水甘油醚型的环氧树脂已商业化逾50多年，其成功商业化是由于这些涂料在没有底漆或其他涂层的情况下直接施加到金属上时，具有优异的黏附性以及高耐化学性与高耐腐蚀性。这些高性能环氧底漆传统上是基于溶剂型环氧树脂。尽管这些树脂提供了优异性能，但其等具有相对含量高的挥发性有机化合物(VOC)的缺陷。虽然水性双组分(或称二成分)环氧树脂配方的成本较高，且在某些方面性能稍有降低，但水性双组分环氧树脂配方可以是溶剂型系统的一种有吸引力的替代方案。水性环氧树脂分散体应用已知约有30年。例如最近发布的US9938428B2专利(其经由引用并入本文)，其揭示一种VOC含量低的含水环氧树脂分散体。
技术实现思路
本领域持续与延续的研究及开发显示本领域仍然需要经济、减少于干燥及交联过程中产生VOC的量、同时还具有溶剂型系统的机械及物理性质优势的新颖的化合物、组合物、制剂及方法。尤其，需要环氧树脂型组合物，其具有低VOC、增强的抗冲击性及增强的涂膜硬度。本专利技术解决前述需求。一方面，本专利技术包括一种环氧树脂，其包括：一聚合物，其具有(A)一环氧的单体、低聚物或前驱物，其中该单体、低聚物或前驱物其每分子具有至少二个环氧基；(B)一聚醚单胺；及(C)一环氧化油的反应产物的结构。任选地，(A)每分子具有至少二个环氧基的该环氧单体是由(A1)每分子具有至少二个环氧基的另一环氧单体与(D)一芳族多元醇反应所获得。于一些实施态样中，(A1)每分子具有至少二个环氧基的该另一环氧单体是选自双酚A的二缩水甘油醚(diglycidyletherofbisphenol-A，DGEBA)、双酚F的二缩水甘油醚及双酚S的二缩水甘油醚的至少一种。于一些实施态样中，该环氧树脂具有通式(I)的结构：其中，R为氢或CH3；R1为一有机连接基；R2及R3独立表示C1-C20烷基、C1-C20烯烃、环氧基或其缩水甘油醚基；n表示重复单元数目，且为1至20的整数；x表示重复单元数目，且为1至40的整数；及y表示重复单元数目，且为1至40的整数。任选地，该有机连接基选自由以下所组成的群组的至少一种：其中，每个R4独立表示选自由H、F、Cl、Br、C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、具3-7个碳原子的环状烷基、苯基及苯氧基所组成的群组中的一种。任选地，该环氧树脂具有选自由通式(II)、(III)及(IV)所组成群组的至少一种结构：其中，每个n独立表示重复单元数目，且为1至4的整数。于一些实施态样中，(D)该芳族多元醇为双酚A。任选地，(B)该聚醚单胺具有通式(V)的结构：其中，R为氢或CH3；x为1至40的整数；及y为1至40的整数。于一些实施态样中，R为CH3；x为31；及y为10。任选地，(C)该环氧化油为选自由环氧化大豆油(epoxidizedsoybeanoil，ESBO)、环氧化蓖麻油(epoxidizedcastoroil，ECO)、环氧化亚麻仁油(epoxidizedlinseedoil)、环氧化棕榈油(epoxidizedpalmoil)、具环氧基硬脂油(epoxidizedstearicoil)、环氧化油酸油(epoxidizedoleicoil，或称环氧油酸酯)、环氧化松油(epoxidizedtalloil)及环氧化亚油酸油(epoxidizedlinoleicoil)所组成的群组。于一些实施态样中，该环氧化大豆油为选自由式(VI)、(VII)及(VIII)所组成的群组中的至少一种：于一些实施态样中，该环氧化蓖麻油具有式(IX)：另一方面，本专利技术提供涉及环氧树脂的水性分散体。于一些该水性分散体的实施态样中，该环氧树脂具有通式(I)的结构。任选地，该环氧树脂具有选自由通式(II)、(III)及(IV)所组成群组中的至少一种结构。另一方面，本专利技术提供一种水性环氧涂料组合物，其包括：如上所述的环氧树脂及至少一种添加剂，该添加剂为选自由颜料、染料、消泡剂、流变改质剂、填料、增量剂、腐蚀抑制剂、水及其组合所组成的群组。任选地，该水性环氧涂料组合物进一步包括一固化剂。于一些实施态样中，该水性环氧涂料组合物经铅笔试验(ASTMD3363-00)，其具有等于或大于B级的硬度。任选地，该水性环氧涂料组合物经附着力试验(ASTMD3359-09)，其具有5B级的附着度。除了将本文所述的聚合物配制成环氧树脂及其水性分散体之外，该些环氧树脂可形成具有高耐腐蚀性、对其涂层表面具有高黏附性及高抗冲击性的涂料组合物。使用该些环氧树脂制成的涂层改善了表面特性，例如：高硬度、良好的黏附性、良好的抗冲击性、良好的耐腐蚀性及低VOC。中间化合物亦构成本文公开专利技术之一部分。根据具体实施方式及申请专利范围，将使本专利技术的其他特征及优点显而易见。因此，本专利技术其他方面将由以下揭示内容所描述，而该些方面皆属于本专利技术的范围内。附图说明被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本专利技术的原理。图1为流程图，其显示制备根据本专利技术一些实施态样的环氧树脂的一般性反应。图2为用于制备中间体1A的本专利技术实施例1的化学反应流程图，该中间体1A是双酚A二缩水甘油醚(作为(A1))、双酚A(BPA，作为(D))及聚醚胺(作为(B))的反应产物。图3为使用中间体1A及环氧化大豆油(ESBO，作为(C))制备环氧树脂的本专利技术实施例1的化学反应流程图。图4为本专利技术实施例1的环氧树脂粒度分布图。图5为本专利技术实施例1的流程图，其显示用于制备环氧树脂S1.1及水性分散体S1.2的步骤及化合物。图6为本专利技术实施例2的聚醚胺M2095(作为(B))、中间体1B及该中间体1B与ESBO(作为(C))的反应产物的化学结构。图7为本专利技术实施例2的流程图，其显示用于制备环氧树脂S2.1及水性分散体S2.2的步骤及化合物。图8为本专利技术实施例3的环氧化蓖麻油(ECO，作为(C))、ECO残基(ECO-R)及环氧树脂S3.1的化学结构。图9为本专利技术实施例3的流程图，其显示用于制备环氧树脂S3.1及水性分散体S3.2的步骤及化合物。图10为本专利技术实施例4的BPA环氧低聚物BE501(作为(A))的化学结构。图11为本专利技术实施例4的流程图，其显示用于制备环氧树脂S4.1及水性分散体S4.2的步骤及化合物。图12为本专利技术实施例5的流程图，其显示用于制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种环氧树脂，其特征在于，包括：/n一聚合物，其具有(A)每分子具有至少二个环氧基的一环氧单体、(B)一聚醚单胺与(C)一环氧化油的反应产物的结构。/n
【技术特征摘要】
20181023 US 62/749,503;20190401 US 16/371,7191.一种环氧树脂，其特征在于，包括：
一聚合物，其具有(A)每分子具有至少二个环氧基的一环氧单体、(B)一聚醚单胺与(C)一环氧化油的反应产物的结构。
2.如权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于，(A)每分子具有至少二个环氧基的该环氧单体是由(A1)每分子具有至少二个环氧基的另一环氧单体与(D)一芳族多元醇反应所获得。
3.如权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于，具有通式(I)的结构：
其中，
R为氢或CH3；
R1为一有机连接基；
R2及R3独立表示C1-C20烷基、C1-C20烯烃、环氧基或其缩水甘油醚基；
n为1至20的整数；
x为1至40的整数；及
y为1至40的整数。
4.如权利要求3所述的环氧树脂，其特征在于，该有机连接基为下列一种或几种的组合：
其中，每个R4独立表示选自由H、F、Cl、Br、C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、具3-7个碳原子的环状烷基、苯基及苯氧基所组成之群组中的一种。
5.如权利要求3所述的环氧树脂，其特征在于，具有选自由通式(II)、(III)及(IV)所组成群组的至少一种结构：
其中，每个n为1至4的整数。
6.如权利要求2所述的环氧树脂，其特征在于，(A1)每分子具有至少二个环氧基的该另一环氧单体是选自双酚A的二缩水甘油醚、双酚F的二缩水甘油醚及双酚S的二缩水甘油醚中的至少一种。
7.如权利要求2所述的环氧树脂，其特征在于，(D)该芳族多元醇为双酚A。
8.如权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于，(B)该聚醚单胺具有通式(V)的结构：
其中，R为氢或CH3；x为1至40的整数；及y为1至40的整数。
9.如权利要求8...
【专利技术属性】
技术研发人员：林颖瑞，刘良兴，林永昇，赖一江，汪奕森，黄坤源，
申请(专利权)人：长春人造树脂厂股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71
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