一种复合乳化剂及其制备方法和包含复合乳化剂的水性环氧树脂乳液和涂料技术

本发明专利技术属于乳化剂技术领域，本发明专利技术提供了一种复合乳化剂及其制备方法。本发明专利技术的复合乳化剂包含非离子乳化剂和阴离子乳化剂；阴离子乳化剂和非离子乳化剂的质量比为1～5:5～15。本发明专利技术还提供了一种包含复合乳化剂的水性环氧树脂乳液和涂料。本发明专利技术的复合乳化剂制备的水性环氧树脂乳液具有乳化剂用量小，乳液粒径小，储存稳定性好等优异性能；本发明专利技术的涂料具有优异的耐H2SO4腐蚀性能和耐中性盐雾性能。腐蚀性能和耐中性盐雾性能。腐蚀性能和耐中性盐雾性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合乳化剂及其制备方法和包含复合乳化剂的水性环氧树脂乳液和涂料


[0001]本专利技术涉及乳化剂
,尤其涉及一种复合乳化剂及其制备方法和包含复合乳化剂的水性环氧树脂乳液和涂料。

技术介绍

[0002]环氧树脂因其具有优异的粘接性、耐介质性、电绝缘性以及物理性能而被广泛用于胶粘剂、涂料、电子灌封胶和航空航天等领域。传统的溶剂型环氧树脂含有大量VOC，对生态环境和从业人员的身体健康造成危害。近年来，低VOC或零VOC的水性环氧涂料以其不燃、无毒、无味，施工简便、无溶剂排放、适用范围广等优点而受到人们的青睐。
[0003]根据制备工艺的不同，可以将环氧树脂水性化分三种方法：机械法、相反转法、自乳化法。自乳化法是对环氧树脂进行化学改性，在环氧树脂分子上接入亲水性基团且每个分子至少保留两个环氧基团，这种方法不需要外加乳化剂，乳化工艺简单，乳液稳定性最好，但制备工艺复杂，成本高，且基体树脂含有大量亲水基团，乳液成膜后耐水性、耐化学性能不佳。机械法只需将环氧树脂研磨，并与乳化剂混合，然后在快速搅拌下加水即可形成水性环氧树脂乳液。机械法工艺最简单，但制备的乳液粒径大，成膜性能差。相反转法制备水性环氧树脂乳液时先将环氧树脂与乳化剂在剪切作用下均匀混合，然后向体系中缓慢加入蒸馏水，随着水量的增加，体系发生从油包水到水包油的转变。在相反转点处，体系的物理性质会发生一系列明显的变化，如黏度减小、界面张力下降和分散相尺寸较小等特点。利用相反转法制备水性环氧树脂乳液，分散相的平均粒径可在1um左右。若所用乳化剂为传统表面活性剂，本身不参与树脂的固化反应，这种乳化剂在树脂固化后容易在漆膜表面析出而影响漆膜的外观和防腐性能，且乳液的稳定性不佳；而含有环氧基团的反应性乳化剂可参与树脂的固化反应，成为固化后交联分子结构的一部分，因而对漆膜的影响较小。
[0004]现有技术公开了利用质子酸代替路易斯酸作催化剂催化聚醚多元醇与环氧树脂反应制备环氧活性乳化剂，并利用残留在活性乳化剂中的质子酸进一步催化活性乳化剂与环氧树脂的聚合反应，提高水性环氧树脂乳液的稳定性。但质子酸会消耗一部分基体树脂的环氧基团，且乳化剂用量高达23％，使得耐腐蚀性和耐水性受到极大影响。现有技术还公开了以二元胺与磺内酯反应引入双磺酸根离子，之后利用生成的仲胺基与环氧树脂反应得到双阴离子乳化剂。该方法第二步反应为二元胺与环氧树脂的反应，反应产物结构不可控，容易生成凝胶，乳化效果不确定性增加，故而需要加入大量的乳化剂才能有效果(>20％)，也因此引入了大量的阴离子，极大的影响了涂膜的耐水性。
[0005]因此，研究开发一种性能优异的乳化剂，进而实现水性环氧树脂乳液的产物结构可控性，提高环氧树脂乳液和涂料的耐腐蚀性和耐水性、储存稳定性和乳化效果，具有重要的价值和意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种复合乳化剂及其制备方法以及包含复合乳化剂的水性环氧树脂乳液和涂料。本专利技术的复合乳化剂制备的水性环氧树脂乳液具有乳化剂用量小，乳液粒径小，储存稳定性好等优异性能；本专利技术的涂料具有优异的耐H2SO4腐蚀性能和耐中性盐雾性能。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种复合乳化剂，包含非离子乳化剂和阴离子乳化剂；
[0009]所述非离子乳化剂的结构式为：
[0010]n＝40～83；
[0011]所述阴离子乳化剂的结构式为：
[0012][0013][0014]所述非离子乳化剂结构式和阴离子乳化剂结构式中的独立的为
[0015]中的一种或几种；
[0016]n＝0～5；
[0017]所述阴离子乳化剂和非离子乳化剂的质量比为1～5:5～15。
[0018]本专利技术还提供了一种所述的复合乳化剂的制备方法，包含如下步骤：
[0019]1)将双官能度环氧树脂、酸性盐、催化剂和溶剂混合，在惰性气氛下进行聚合反应，得到阴离子乳化剂；
[0020]2)将催化剂溶液滴加到双官能度环氧树脂和聚乙二醇单甲醚的熔融混合物中，进行聚合反应，得到非离子乳化剂；
[0021]3)将阴离子乳化剂和非离子乳化剂混合，得到复合乳化剂。
[0022]作为优选，步骤1)所述双官能度环氧树脂、酸性盐、催化剂和溶剂的质量比为25～200:20～50:0.05～0.5:50～300；所述聚合反应的温度为100～160℃，时间为0.5～3h。
[0023]作为优选，步骤2)所述催化剂溶液中，催化剂和溶剂的质量比为0.05～0.5:5～100，所用催化剂、双官能度环氧树脂和聚乙二醇单甲醚的质量比为0.05～0.5:5～100:50～350。
[0024]作为优选，步骤2)所述熔融混合物的熔融温度为75～90℃，所述聚合反应的温度为100～160℃，时间为0.5～3h；所述催化剂溶液滴加的速率为0.5～1.5mL/min。
[0025]作为优选，步骤1)和步骤2)中所述双官能度环氧树脂独立的包含1,4
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丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1,6
‑
己二醇二缩水甘油醚、E51环氧树脂、E44环氧树脂和E20环氧树脂中的一种或几种；所述催化剂独立的包含三苯基膦、乙基三苯基溴化膦、三氟化硼乙醚、三氟化硼卞胺络合物、四丁基溴化铵、二辛基氧化锡、四氯化锡和四乙基碘化铵中的一种或几种；所述溶剂独立的包含N
‑
甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、1,4
‑
二氧六环和N，N
‑
二甲基甲酰胺中的一种或几种。
[0026]作为优选，步骤1)所述酸性盐包含对羟基苯磺酸钠和/或3
‑
羧基苯磺酸钠；步骤2)所述聚乙二醇单甲醚的分子量为2500～5000。
[0027]本专利技术还提供了一种包含所述的复合乳化剂的水性环氧树脂乳液，所述水性环氧树脂乳液包含质量比为100:5～20:85～95的超支化环氧改性E51树脂、复合乳化剂和水。
[0028]本专利技术还提供了一种水性环氧树脂乳液的制备方法，包含如下步骤：
[0029]1)将超支化环氧改性E51树脂和复合乳化剂熔融后进行共混，得到混合物；
[0030]2)将水滴加到混合物中，得到水性环氧树脂乳液；
[0031]步骤1)所述熔融的温度为50～70℃，时间为0.5～2h；所述共混的温度为50～70℃，时间为0.5～1h；步骤2)所述滴加的速率为0.5～1.5mL/min。
[0032]本专利技术还提供了一种包含所述的水性环氧树脂乳液的水性环氧树脂防腐涂料，所述水性环氧树脂防腐涂料包含水性环氧树脂乳液和有机胺类固化剂，所述水性环氧树脂乳液中环氧当量和有机胺类固化剂中活泼氢当量的比例为1～2:1～2。
[0033]本专利技术的有益效果包括：
[0034]1)本专利技术的复合乳化剂均为双官能度环氧树脂与单官能度亲水化合物的反应产物，乳化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合乳化剂，其特征在于，包含非离子乳化剂和阴离子乳化剂；所述非离子乳化剂的结构式为：n＝40～83；所述阴离子乳化剂的结构式为：所述非离子乳化剂结构式和阴离子乳化剂结构式中的独立的为独立的为中的一种或几种；n＝0～5；所述阴离子乳化剂和非离子乳化剂的质量比为1～5:5～15。2.权利要求1所述的复合乳化剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：1)将双官能度环氧树脂、酸性盐、催化剂和溶剂混合，在惰性气氛下进行聚合反应，得到阴离子乳化剂；2)将催化剂溶液滴加到双官能度环氧树脂和聚乙二醇单甲醚的熔融混合物中，进行聚合反应，得到非离子乳化剂；3)将阴离子乳化剂和非离子乳化剂混合，得到复合乳化剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述双官能度环氧树脂、酸性盐、催化剂和溶剂的质量比为25～200:20～50:0.05～0.5:50～300；所述聚合反应的温度为100～160℃，时间为0.5～3h。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述催化剂溶液中，催化剂和溶剂的质量比为0.05～0.5:5～100，所用催化剂、双官能度环氧树脂和聚乙二醇单甲醚的质量比为0.05～0.5:5～100:50～350。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述熔融混合物的熔融温度为75～90℃，所述聚合反应的温度为100～160℃，时间为0.5～3h；所述催化剂溶液滴加的速率为0.5～1.5mL/min。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1)和步骤2)中所述双官能度环氧树脂独立的包含1,4
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丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油...

【专利技术属性】
技术研发人员：李效玉，陈立生，袁培臣，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：