一种水性单组份环氧乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种水性单组份环氧乳液及其制备方法。所述单组分水性环氧乳液包含有乙氧基链段及磺酸盐基团改性的环氧树脂，可乳化为单组分水性环氧，相比于引入丙烯酸中和成盐的离子型环氧乳液，其pH值稳定性更好，同时乙氧基链段的引入使得乳液机械稳定性更好。通过引入苯乙烯单体和/或丙烯酸酯类单体改性环氧树脂，可改善刚性易脆的特性，又可兼顾环氧的高硬度，获得耐冲击性较好，硬度高的单组分水性环氧涂料。通过引入咪唑基团，配合一定量的双氰胺，可与防腐漆中防锈颜填料的金属锌离子发生良好的配位作用，具有自修复特性，可获得兼具防腐性能和自修复性能的单组分水性环氧涂料。料。

【技术实现步骤摘要】
一种水性单组份环氧乳液及其制备方法


[0001]本专利技术属于涂料和胶粘剂领域，涉及一种水性可分散单组份环氧乳液及其制备方法，同时本专利技术还涉及该水性环氧乳液在防锈领域的应用。

技术介绍

[0002]环氧树脂涂料因其优异的防腐性能在金属防腐领域应用广泛，但油性环氧树脂涂料在使用过程中需要使用大量的溶剂。近年来，由于对健康环保问题的重视，环氧涂料逐渐向高固体分和水性涂料方向发展。水性环氧涂料有诸多优点，如VOC含量低，气味较小，使用安全，可用水清洗，工艺技术日益成熟，符合环保与节能的要求等，而迅速成为现代涂料的一个重要的发展方向。目前，水性环氧涂料以双组分为主，应用于高性能的集装箱底漆、工程机械和轨道交通的底漆和中间漆、建筑涂料、设备底漆、工业厂房地坪漆、运输工具底漆、汽车维修底漆以及工业维修底漆等。但是双组分涂料施工过程相对复杂，为获得满足要求的涂料性能，需要合适的环氧树脂和固化剂搭配使用，故在中轻防腐领域，趋向于使用单组分水性环氧。
[0003]单组分水性环氧可在其中加入潜伏型固化剂，即其可在储存时保持稳定状态，在使用时给予一定的光/热条件，使潜伏固化剂释放，固化交联环氧树脂。然而加入潜伏型固化剂的单组分水性环氧，其稳定性较差，难以满足实际应用需求。
[0004]CN103087607B对大分子环氧树脂进行化学接枝，引入丙烯酸后再中和成盐处理得离子型单组分水性环氧乳液，但该体系对pH变化的适应性较差，同时其金属防腐性能较差，若不加入氨基树脂、封闭型异氰酸酯等固化剂配合使用，无法满足中轻防腐领域的耐盐雾性能要求。
[0005]同时，涂料在使用过程中，由于受到外界环境的影响，微观结构会发生变化，产生微裂纹影响涂层性能，为提高涂层性能，研究人员采用自修复技术，减少涂层微裂纹产生。根据高分子材料在自愈合过程中是否需要从外界添加修复剂，自修复材料分为两大类：外援型自修复材料，本征型自修复材料。外援型自修复材料包括微胶囊型或者微脉管型。本征型自修复材料依据动态可逆的共价键和非共价键可分为：基于Diels
‑
Alder反应、双硫键反应、氢键作用、π
‑
π堆积作用、金属配位作用，主客体作用等的自修复材料。
[0006]CN109280143A利用烯烃聚合物弹性体上的双键改性接枝上吡啶、咪唑等配体基团，可与金属离子形成金属配位键交联，制备得到可自修复的弹性体。CN111925495A合成了一种含有吡啶、咪唑等配体基团的聚氨酯或聚脲，加入一定量的金属盐后，利用金属配位键可得具备自修复性能的防热涂覆层。CN112979921A合成了一种含有二氮双酚芴的缓蚀型环氧树脂，其二联吡啶结构可与亚铁离子快速配位，具有一定的原位修复性和腐蚀屏蔽性。
[0007]防腐涂料中，常见有含金属离子的防锈填料，基于此，单组分水性环氧可采用金属配位作用实现自修复技术，合成一种具有自修复特性，防腐性能优良的单组分水性环氧涂料。目前利用金属配位作用的自修复材料，大都需加入原本不需要的金属离子，在实际使用中可能影响材料的综合性能。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供了一种水性单组分环氧乳液，该水性单组分环氧乳液同时含有乙氧基链段及磺酸盐基团的改性环氧树脂，通过对其接枝改性引入苯乙烯单体或/和丙烯酸酯类单体后，加入含胺基的咪唑以及双氰胺，反应后加水分散为单组分环氧树脂水分散体。该单组分水性环氧乳液稳定性好，在水性防腐涂料中，可与来源于防锈颜填料的金属离子发生配位作用，具有可自修复的特性，但是由于体系和结构的影响，单一的咪唑结构无法使涂料体系具有较好的自修复性，需加入双氰胺促进金属离子与咪唑的配位作用，以使树脂体系具有良好的自修复性，并改善了单组分水性环氧的防腐性能，使该单组分水性环氧乳液体现出良好的耐盐雾性能。
[0009]为了实现上述专利技术目的的一个方面，本专利技术提供如下技术方案：
[0010]一种水性单组份环氧乳液，包含如下组分：水，阴非离子同时改性的环氧树脂，苯乙烯单体和/或丙烯酸酯类单体，自由基聚合引发剂，含胺基的咪唑与双氰胺，任选的溶剂。
[0011]作为优选的方案，本专利技术所述水性单组分环氧乳液，包含以下组分：按质量份数计：
[0012][0013]作为另一个优选的方案，本专利技术所述水性单组分环氧乳液，包含以下组分：按质量份数计：
[0014][0015]本专利技术所述阴非离子同时改性的环氧树脂分子中含有乙氧基链段和至少一个磺酸盐基团。
[0016]在一种实施方案中，所述阴非离子同时改性的环氧树脂为含有一个伯胺基团的胺类与环氧树脂A反应所得，其伯胺基团与环氧基团的摩尔比为1:6
‑
2:5，优选1:5
‑
1:3，反应温度为100
‑
120℃。
[0017]本专利技术所述环氧树脂A，包含以下组分：
[0018]至少含有两个环氧基团且环氧值为0.03
‑
0.55的环氧树脂B；
[0019]至少含有一个环氧基团且含有EO链段的环氧树脂C；
[0020]环氧树脂B与氨基磺酸盐反应所得至少含有一个环氧基团的环氧树脂D。
[0021]本专利技术所述环氧树脂B可以为饱和或不饱和的，可为脂族、环脂族、芳族或杂环的环氧基树脂，还可含有羟基。它们也可包含其它在混合和反应条件下不引起干扰性副反应的取代基，例如烷基或芳基取代基、醚基等。优选的，所述环氧树脂B可以为多缩水甘油醚、多缩水甘油酯。
[0022]作为一个优选的方案，本专利技术所述环氧树脂B可以是多元酚或多元醇的缩水甘油醚，其中，多元酚例如为间苯二酚、氢醌、2,2
‑
双(4
′‑
羟基苯基)丙烷(双酚A)、二羟基二苯基甲烷(双酚F)的异构体混合物、4,4'二羟基二苯基环己烷、4,4'
‑
二羟基
‑
3,3'
‑
二甲基二苯基丙烷、4，4'
‑
二羟基联苯、4,4'
‑
二羟基二苯甲酮、双(4'
‑
羟基苯基)
‑
1,1
‑
乙烷、双(4'
‑
羟基苯基)
‑
1,1
‑
异丁烷、双(4'
‑
羟基
‑
叔丁基苯基)
‑
2,2
‑
丙烷、双(2
‑
羟基萘基)
‑
甲烷、1,5
‑
二羟基萘、三(4
‑
羟基苯基)
‑
甲烷、双(4
‑
羟基苯基)乙醚、双(4
‑
羟基苯基)砜及前述化合物的氯化和溴化产物。所述环氧树脂B也可以使用多羟基醇的多缩水甘油醚，如乙二醇
‑
1,2
‑
二缩水甘油醚，丙二醇
‑
1,2
‑
二缩水甘油醚，丙二醇
‑
1,3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性单组份环氧乳液，包含如下组分：水，阴非离子同时改性的环氧树脂，苯乙烯单体和/或丙烯酸酯类单体，自由基聚合引发剂，含胺基的咪唑与双氰胺，任选的溶剂。2.根据权利要求1所述的水性单组分环氧乳液，包含以下组分：按质量份数计：优选的，所述水性单组分环氧乳液包含以下组分：3.根据权利要求1所述的水性单组分环氧乳液，其特征在于，所述阴非离子同时改性的环氧树脂分子中含有乙氧基链段和至少一个磺酸盐基团。4.根据权利要求1所述的水性单组分环氧乳液，其特征在于，所述阴非离子同时改性的环氧树脂为含有一个伯胺基团的胺类与环氧树脂A反应所得，其伯胺基团与环氧基团的摩尔比为1:6
‑
2:5，优选1:5
‑
1:3，反应温度为100
‑
120℃。5.根据权利要求1所述的水性单组分环氧乳液，其特征在于，所述环氧树脂A，包含以下组分：至少含有两个环氧基团且环氧值为0.03
‑
0.55的环氧树脂B；至少含有一个环氧基团且含有EO链段的环氧树脂C；环氧树脂B与氨基磺酸盐反应所得至少含有一个环氧基团的环氧树脂D。6.根据权利要求5所述的水性单组分环氧乳液，其特征在于，所述环氧树脂C的制备方
法包括以下步骤：将含有至少5个乙氧基链段的聚醚与酸酐进行酯化反应，得中间产物C
‑
1，然后与环氧树脂B开环反应，得到所述环氧树脂C；所述聚醚的结构式如下：其中，R表示为H或碳原子数为1
‑
12的烷基，优选H、甲基、乙基，R1表示为氢原子或甲基，聚醚的数均分子量为300
‑
10000，优选为500
‑
6000。7.根据权利要求5所述的水性单组分环氧乳液，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈潇斌，纪学顺，亓淑源，刘前广，晋云全，郝宝祥，李在鹏，孙家宽，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：