反应性环氧化合物、核-壳型环氧树脂颗粒、水性环氧树脂组合物及涂料组合物制造技术

本发明专利技术关于一种反应性环氧化合物、核‑壳型环氧树脂颗粒、水性环氧树脂组合物及涂料组合物，该反应性环氧化合物具有高水溶性。藉由将每分子具有至少二个环氧基团的环氧树脂与含有羧基的化合物混合获得该反应性环氧化合物，其中该含有羧基的化合物是由包含一级胺的聚醚胺与衍生自多元羧酸的酸酐进行反应而获得。该水性环氧树脂组合物是一环氧树脂被包封于本发明专利技术的反应性环氧化合物中，形成核‑壳型环氧树脂颗粒，并分散于溶剂中，该水性环氧树脂组合物是低挥发性有机化合物。

【技术实现步骤摘要】
反应性环氧化合物、核-壳型环氧树脂颗粒、水性环氧树脂组合物及涂料组合物本专利技术为基于国内的一在先申请所提出的分案申请，其中，该在先申请的专利号为：201810909190.7，专利名称为：反应性环氧化合物及制备方法、核-壳型环氧树脂颗粒、水性环氧树脂组合物及涂料组合物。
本专利技术主张美国临时案专利申请号第US62/545,808号，申请日为2017年8月15日的优先权，且该优先权案全文揭示内容以参考方式并入本文中。本专利技术是关于一种反应性环氧化合物，其亦可作为反应性界面活性剂。该反应性环氧化合物具有高水溶性。本专利技术还关于一种水性环氧树脂组合物，其是一环氧树脂被包封于该反应性环氧化合物中，形成核-壳型环氧树脂颗粒，并分散于溶剂中，该水性环氧树脂组合物为低挥发性有机化合物(VOC)。藉由该反应性环氧化合物的分子设计控制颗粒尺寸，可以制成约0.7μm的粒度(即粒子尺寸)。当与固化剂(如：水性胺类固化剂)混合并涂覆于基材上时，该水性环氧树脂組合物及固化剂的粒度(或表面积)对于涂膜的固化反应有很大的影响。该水性环氧树脂組合物的低挥发性有机化合物(VOC)含量低，且具有良好特性，使所得薄膜具有强大的耐腐蚀性及耐水性。
技术介绍
水性环氧树脂市场预计将以稳定的速率成长，并且在预测期内将呈现近8％的复合年增长率(CompoundAnnualGrowthRate，CAGR)。向绿色和环保产品意识提升的转变，将推动全球水性环氧树脂市场直至2021年底的增长前景。第一代水基(water-based)环氧树脂是使用界面活性剂于均质混合器中以高速搅拌所制备的环氧树脂乳剂。该环氧树脂乳剂具有耐水性差、与基材或面漆的黏合性差、机械稳定性低等缺陷，而这些缺陷皆是因为其中存在界面活性剂。美国专利US2013/0090413A1揭示一种水溶性环氧树脂，其是藉由使环氧树脂(B)与含有羧基化合物(A)反应而得，该羧基化合物(A)是由聚乙二醇单烷基醚(A-1)及酸酐(A-2)反应而得。该水溶性环氧树脂具有高水溶性并保持环氧树脂的乳剂稳定性。
技术实现思路
尽管前述美国专利US2013/0090413A1号已揭示一水溶性环氧树脂，本案专利技术人发现该水溶性环氧树脂含有来自聚乙二醇单烷基醚(A-1)及酸酐(A-2)反应而产生的酯键衍生物。已知具有酯键的化合物易于水解。因此，本专利技术目的之一是提供一类新的反应性环氧化合物，其不仅起到环氧树脂的作用，还起到反应性界面活性剂的作用，该反应性环氧化合物于水中具高溶解度，并使所得的固化涂层或固化膜具增进的耐腐蚀性及耐水性。此外，与现有的水溶性环氧树脂相较之下，本专利技术的反应性环氧化合物具有酰胺键，展现优异的稳定性且难以水解。再者，由于所述酰胺键与水反应时可形成氢键，故本专利技术的反应性环氧化合物可溶于水中以维持环氧树脂的乳剂稳定性。这类反应性环氧化合物可由通式(I)表示如下：其中，Y表示脂肪族、环脂肪族、或芳香族基团；X1表示其中R4是一有机连接基团；X2表示其中R1是一有机连接基团(通常是包含取代或未取代烃基的饱和或不饱和烃基)；R2是缩水甘油醚基团或其他有机连接基团；X3表示R3-(CO)z-；其中R3是氢或一有机连接基团，其可包含酯、醚、胺、环氧基或其他键合类型；n表示重复单元的数目，且其是1至20间的整数；x表示重复单元的数目，且其是0至40间的整数；y表示重复单元的数目，且其是0至40间的整数；及z表示重复单元的数目，且其是0至10间的整数。根据本专利技术的一个实施态样，本专利技术的反应性环氧化合物及一环氧树脂混合在一起后，形成一种核-壳型环氧树脂颗粒，其中该环氧树脂是被包封于该反应性环氧化合物之中。本专利技术另一目的是提供一种水性环氧树脂组合物，其包含该核-壳型环氧树脂颗粒，并将其分散于一溶剂中。本专利技术另一目的是提供一种涂料组合物，其包含该水性环氧树脂组合物，并将其与一固化剂及其他添加剂混合，涂覆并干燥，以形成具有增强耐腐蚀性及改善耐水性的固化涂膜。本专利技术另一目的是提供一种于汽车及船舶应用的环氧涂层，其可作为底漆以防止腐蚀，并可确保于汽车、卡车、拖拉机及其他陆上车辆及于小艇、船舶及其他水上船只上涂漆的附着。本专利技术另一目的是提供一种钢材耐腐蚀涂层，其可应用于石油及天然气工业中使用的钢管及配件、输水管道及其他普遍存在腐蚀状况的管道。本专利技术另一目的是提供一种金属容器涂层及罐头涂层，特别是有些金属容器及罐头用于包装酸性食品的情况下。本专利技术另一目的是提供一种应用于地板的涂层，特别是应用于工业方面的地板，本专利技术的环氧涂层可作为工厂、仓库、车库及需要地板保护的其他工业场所的地板涂层。本专利技术的该些及其他目的通过结合以下详细描述藉以了解。具体实施方式该反应性环氧化合物如前述通式(I)所示。本专利技术所述R1的“有机连接基团”是指含有碳原子的官能基团，较佳地，包含取代及未取代烃基的饱和或不饱和烃基。R1举例如下：其中每个R为独立地选自由氢(H)、C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、具有3-10个碳原子的环状烷基、苯基、及苯氧基所组成的群组。于某些实例中，R是独立地为H或C1-C10烷基。本专利技术所述R2的“有机连接基团”是指含有环氧基的任何官能基团。R2举例如下：本专利技术所述R3的“有机连接基团”是指含有酯、醚、胺、环氧基的任何官能基团。R3举例如下：其中m表示重复单元的数目，且其是1至20间的整数，p表示重复单元的数目，且其是22至76间的整数，q表示重复单元的数目，且其是1至20间的整数。本专利技术所述R4“有机连接基团”是指烷基醚基团或烷基。本专利技术所述的“EO”是指环氧乙烷基团，“PO”是指环氧丙烷基团。合适的反应性环氧化合物如通式(I)，可具有下列化合物S1-S5的结构：如上式所示的本专利技术反应性环氧化合物的重要特征之一為该化合物具有酰胺键，其展现优异的稳定性且难以水解。再者，由于所述酰胺键与水反应时可形成氢键，故本专利技术的反应性环氧化合物可溶于水中以维持环氧树脂的乳剂稳定性。本专利技术反应性环氧化合物的应用之一是作为界面活性剂，其与一环氧树脂混合以形成核-壳型环氧树脂颗粒，其中该环氧树脂是被包封于该反应性环氧化合物之中。该环氧树脂可以为任何已知的环氧树脂，例如：BPA环氧树脂(由环氧氯丙烷或β-甲基环氧氯丙烷及双酚A、双酚F或双酚砜所获得的环氧树脂)；多元醇的聚缩水甘油醚(如：苯酚酚醛聚缩水甘油醚树脂及甲酚酚醛聚缩水甘油醚树脂)；环氧烷烃加成物(如:双酚A、聚丙二醇、1,6-己二醇、三烃基甲基丙烷及甘油)的聚缩水甘油醚；多元羧酸(如：己二酸、邻苯二甲酸及二体酸)的聚缩水甘油醚；及聚缩水甘油胺。关于该核-壳型环氧树脂颗粒中的该反应性环氧化合物及该环氧树脂的混合比例，前者比例较佳是于10至50质量份范围内，后者比例较佳是90至50质量份范围内。关于该核-壳型环氧树脂颗粒的粒子尺寸，是将其分散于溶剂中测定(如本专利技术水性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应性环氧化合物，其特征在于，由下列通式表示：/n

【技术特征摘要】
20170815 US 62/545,8081.一种反应性环氧化合物，其特征在于，由下列通式表示：



其中，
Y表示脂肪族、环脂肪族或芳香族基团；
X1表示其中R4为一有机连接基团；
X2表示其中R1为一有机连接基团；R2为缩水甘油醚基团或其他有机连接基团；
X3表示R3-(CO)z-；其中R3为氢或一有机连接基团；
n表示重复单元的数目，为1至20间的整数；
x表示重复单元的数目，为0至40间的整数；
y表示重复单元的数目，为0至40间的整数；及
z表示重复单元的数目，为0至10间的整数。


2.一种核-壳型环氧树脂颗粒，其特征在于，包含：
一环氧树脂被包封于如权利要求1所述的反应性环氧化合物之中。


3.根据权利要求2所述的核-壳型环氧树脂颗粒，其特征在于，该反应性环氧化合物及该环氧树脂的混合比例，前者比例是于10至...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘良兴，林颖瑞，林永升，赖一江，黄坤源，汪奕森，
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