一种烤漆专用水性环氧乳液及其制备方法技术

本发明专利技术属于水性涂料领域，具体涉及一种烤漆专用水性环氧乳液及其制备方法。采用改性的方法制备非离子型乳化剂，进一步制备水性环氧乳液，所得水性环氧乳液具有较高的羟值，可较好的应用于烤漆底漆及面漆(室内应用)，粒径在50‑500nm之间，具有较好的储存稳定性。打破了常规固体环氧树脂不易水性化的难题，且该方法具有操作简便、环境友好以及可控性高等优点，可应用于水性卷材涂料、防腐涂料等，经济效益明显，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种烤漆专用水性环氧乳液及其制备方法
本专利技术属于水性涂料领域，具体涉及一种烤漆专用水性环氧乳液及其制备方法。
技术介绍
随着国家对环保要求越来越严格，对行业VOC的控制越来越严格，以及工人对施工环境的挑剔，限制了传统的溶剂型涂料的发展，同时也预示着油改水势在必行。水性环氧乳液主要有外加乳化剂法和化学改性法。外加乳化剂法为利用外加乳化剂实现体系内O/W的状态的方法，有机械法和相反转法两种，此方法也是水性环氧乳液发展最早的制备方法，具有工艺简单、便捷的特点。但因乳化剂是外加入且没有活性，残留在漆膜中，会影响漆膜的性能，如耐溶剂性、耐水性及机械性能等均较差。另外一种方法为化学改性法。此方法制备的环氧乳液中，乳化剂具有环氧的活性官能团，能够参与反应，制备的漆膜性能与溶剂型相媲美。且乳液稳定性较好，粒径一般都能达到纳米级。化学改性法也是目前应用最广泛的制备方法。目前市售水性环氧乳液，多为常温自干型，针对烤漆应用的水性环氧乳液品种较少，原因在于固体环氧树脂分子量较大，乳化较为困难。本专利技术采用化学改性法制备非离子型自乳化树脂，具有易乳化的特性，所得水性环氧乳液VOC符合国家标准(<260mg/kg)，有的可达到0VOC的水准。对于烤漆行业中底漆的油改水具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术公开了一种烤漆专用水性环氧乳液及其制备方法。采用改性的方法制备非离子型乳化剂，进一步制备水性环氧乳液，所得水性环氧乳液具有较高的羟值，可较好的应用于烤漆底漆及面漆(室内应用)，粒径在50-500nm之间，具有较好的储存稳定性。打破了常规固体环氧树脂不易水性化的难题，且该方法具有操作简便、环境友好以及可控性高等优点，可应用于水性卷材涂料、防腐涂料等，经济效益明显，应用前景广阔。本专利技术所采用的技术方案为：一种烤漆专用水性环氧乳液，其制备方法，包括如下步骤：1)制备非离子型乳化剂：将环氧树脂Ⅰ与化合物A在50-150℃条件下完全反应；上述方法合成非离子型乳化剂，可通过红外光谱检测跟踪反应程度，所得非离子型乳化剂兼具环氧基和羟基活性基团，可参与漆膜交联反应；2)合成自乳化环氧树脂：反应器中加入环氧树脂II及助溶剂，加热溶解，控制反应温度为60-120℃，加入步骤1)所制备的非离子型乳化剂，并滴加与反应物中环氧基等摩尔量的仲胺或醇胺，完全反应；滴加仲胺或醇胺使环氧树脂和非离子型乳化剂的环氧环全部开环，增加树脂中羟基活性位点；3)制备乳液：高速剪切或分散条件下，向步骤2)反应后的树脂中滴加脱盐水进行乳化。其中，步骤1)中环氧树脂Ⅰ可以是固体环氧树脂，也可以是液体环氧树脂；化合物A为水性聚醚多元醇或水性胺；优选的，环氧树脂Ⅰ与化合物A的摩尔比为1-4:1，更优选为2-3:1；步骤1)所述的固体环氧树脂选自E03、E06、E12、E20等中的一种或多种；液体环氧树脂为E44、E42、E51等中的一种或多种。所述步骤1)中水性聚醚多元醇或水性胺采用滴加的方式加入反应中，以免出现交联聚合，反应温度优选为80-120℃。所述步骤1)中水性聚醚多元醇选自PEG1000、PEG2000、PEG4000，水性胺选自平均分子量为800-2000的聚醚胺。步骤2)中环氧树脂II为固体环氧树脂，选自E03、E06、E12、E20等中的一种或多种；环氧树脂II与环氧树脂Ⅰ可相同，也可不同。步骤2)中助溶剂用量为环氧树脂II的0-40wt％。步骤2)中的助溶剂为乙二醇正丁基醚、乙二醇仲丁基醚、乙二醇叔丁基醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丙醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚等，其中的一种或者2-3种的混合溶剂，优先选用低毒类的醚类。步骤2)中的仲胺可为二乙胺、二正丙胺、N-甲基乙胺等；醇胺可为乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基乙醇胺。步骤2)中优选的温度为110-120℃。步骤3)中乳化温度控制在10-60℃，优选为40-50℃；步骤3)采用相反转法制备水性环氧乳液，可选用分散机、胶体磨、高速剪切乳化机进行分散；采用分散机的分散速度为500-4000r/min，优选为800-3000r/min，更优选为1000-2500r/min。本专利技术所给出的步骤3)乳化方法中，脱盐水的用量可以根据实际情况来定，为本领域现有技术，再次不再进行赘述。最终制得的水性环氧乳液中助溶剂的占比为0-20wt％。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：(1)本专利技术中制备方法即可制备非离子型环氧乳液，也可进一步用有机酸中和制备阳离子型环氧乳液，制备过程可控可调，可根据不同的应用要求进行调整。(2)本专利技术中的制备方法实现了大分子量固体环氧树脂(如604、609)的水性乳液的制备，填补了本领域此方面的空白。(3)本专利技术中的制备工艺简单，易于实现工业化，可实现间歇式或半连续化的生产。具体实施方式以下通过实施例形式的具体实施方式，对本专利技术的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。除特殊说明外，以下实施例中均采用常规技术操作完成。实施例1非离子型乳化剂R1的合成：将200g601树脂(E20)和200gPEG1000加入反应瓶中，待加热溶解后，开启搅拌，控制温度为100℃反应，红外监测至环氧基吸收峰不再降低(910-930cm-1处)，停止反应，得非离子型乳化剂R1。自乳化环氧树脂A1的合成：将500g604树脂(E12)和200g乙二醇丁醚加入反应瓶中，加热溶解，控制反应温度为110℃，加入145gR1，搅拌均匀后，再滴加入20g二乙醇胺，反应2.5h，制得自乳化环氧树脂A1。乳液M1的制备：控制40℃，转速800r/min，缓慢地滴加入613g水，经相反转后制得固含量为45％的水性环氧乳液M1。实施例2非离子型乳化剂R1的合成：同实施例1。自乳化环氧树脂A2合成：将500g609树脂(E03)和240g乙二醇丁醚加入反应瓶中，加热溶解，控制反应温度为120℃，加入170gR1，搅拌均匀后，再滴加入13g二乙醇胺，反应2.5h，制得自乳化环氧树脂A2。乳液M2的制备：控制50℃，转速1000r/min，缓慢地滴加入785g水，经相反转后制得固含量为40％的水性环氧乳液M2。实施例3非离子型乳化剂R2的合成：将200g601树脂(E20)加入反应瓶中，待加热溶解后，开启搅拌，滴加入100g水性聚醚胺(平均分子量1000)，控制温度为85℃反应，红外监测至环氧基吸收峰不再降低(910-930cm-1处)，停止反应，得非离子型乳化剂R2。自乳化环氧树脂A3的合成：将500g604树脂(E12)和100g丙二醇甲醚和100g二乙二醇丁醚加入反应瓶中，加热溶解，控制反应温度为110℃，加入200gR2，搅拌均匀后，再滴加入27g二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烤漆专用水性环氧乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)制备非离子型乳化剂：将环氧树脂Ⅰ与化合物A在50-150℃条件下完全反应；/n2)合成自乳化环氧树脂：反应器中加入环氧树脂II及助溶剂，加热溶解，控制反应温度为60-120℃，加入步骤1)所制备的非离子型乳化剂，并滴加与反应物中环氧基等摩尔量的仲胺或醇胺，完全反应；/n3)制备乳液：高速剪切或分散条件下，向步骤2)反应后的树脂中滴加脱盐水进行乳化；/n其中，步骤1)中环氧树脂Ⅰ可以是固体环氧树脂，也可以是液体环氧树脂；化合物A为水性聚醚多元醇或水性胺；/n步骤2)中环氧树脂II为固体环氧树脂；环氧树脂II与环氧树脂Ⅰ可相同，也可不同。/n

【技术特征摘要】
1.一种烤漆专用水性环氧乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制备非离子型乳化剂：将环氧树脂Ⅰ与化合物A在50-150℃条件下完全反应；
2)合成自乳化环氧树脂：反应器中加入环氧树脂II及助溶剂，加热溶解，控制反应温度为60-120℃，加入步骤1)所制备的非离子型乳化剂，并滴加与反应物中环氧基等摩尔量的仲胺或醇胺，完全反应；
3)制备乳液：高速剪切或分散条件下，向步骤2)反应后的树脂中滴加脱盐水进行乳化；
其中，步骤1)中环氧树脂Ⅰ可以是固体环氧树脂，也可以是液体环氧树脂；化合物A为水性聚醚多元醇或水性胺；
步骤2)中环氧树脂II为固体环氧树脂；环氧树脂II与环氧树脂Ⅰ可相同，也可不同。


2.根据权利要求1所述的一种烤漆专用水性环氧乳液的制备方法，其特征在于，步骤1)所述的固体环氧树脂选自E03、E06、E12、E20中的一种或多种；液体环氧树脂为E44、E42、E51中的一种或多种；步骤2)中环氧树脂II为固体环氧树脂，选自E03、E06、E12、E20中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的一种烤漆专用水性环氧乳液的制备方法，其特征在于，环氧树脂Ⅰ与化合物A的摩尔比为1-4:1。


4.根据权利要求1所述的一种烤漆专用水性环氧乳液的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞晓，董双建，蔡颖辉，李玉君，崔国栋，杨云龙，路建，王修慎，
申请(专利权)人：黄河三角洲京博化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37