【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水性环氧树脂，具体涉及一种非离子型水性环氧树脂乳液及其制备方法。
技术介绍
1、环氧树脂因具有优异的附着力、力学性能、耐水耐化学腐蚀等特性被广泛的应用于涂料、复合材料及胶粘剂等各个领域。环氧树脂一般使用时需溶解在有机溶剂中(如芳烃类、酮类或醇醚类)，根据需求制成树脂溶液使用。但有机溶剂的使用不仅成本高，且易燃易爆存在很大的安全隐患，其在生产和使用的过程中有机溶剂易挥发、易造成环境污染和威胁人身安全等缺点，这与国家政策法规、行业政策相违背。因此，环氧树脂的水性化成为环氧树脂应用的重要方向方向之一。
2、水性环氧树脂是水性环氧涂料中重要的成分之一。目前环氧树脂的水性化方法通常分为：化学改性法和乳化剂乳化法。化学改性法是在环氧树脂分子中引入亲水基团或亲水链段从而使其具有水分散性，该法优点是制备的乳液粒径小且稳定性好，但合成工艺复杂、成本较高。乳化剂乳化法是通过筛选或合成一种水性环氧乳化剂，通过机械法和相反转法制备水性环氧乳液，前者制备的乳液粒径大、分布宽，稳定性差。相比之下相反转法制备的乳液粒径可控，稳定性好且操作简单、成本低，是工业化生产中较为常用的一种方法。相反转法中使用的乳化剂其结构对乳液的稳定性和固化成膜后的性能有极大影响，市面上的乳化剂种类繁多、价格昂贵。
3、目前市场上水性环氧树脂产品含有有机溶剂、粘度普遍较高、稳定性较差产品耐水、溶剂差等问题，难以满足水性涂料行业的发展需要。其重要原因所需乳化剂性能较差、加入量较多导致后续涂料性能变差，加入较少又不能得到较稳定的乳液。基于以上因素，本
技术实现思路
1、本专利技术目的在于克服上述技术问题，提供一种非离子型水性环氧树脂乳液及其制备方法。本专利技术所采取的技术方案是，先设计合成一种新型的乳化剂(esf-x)，用该乳化剂通过相反转方法制备水性环氧树脂乳液。
2、第一方面，本专利技术涉及一种非离子型水性环氧乳化剂(esf-x)，包括如下重量份的各组分：
3、聚乙二醇：20～60份，
4、酸酐类：0.1～3份，
5、双酚a型液体环氧树脂：1～3份，
6、双酚a型固体环氧树脂：1～10份。
7、本专利技术采用双酚a型液体环氧树脂和双酚a型固体环氧树脂复配方案，能够增加乳化剂制备不同环氧当量的水性环氧树脂乳液种类，乳液环氧当量不同应用领域多种多样，亦可增加乳液的多用途使用；与市场上的单一乳化剂相比，优势更加明显。
8、作为一个实施方案，所述聚乙二醇为聚乙二醇8000、聚乙二醇6000、聚乙二醇4000、聚乙二醇2000、聚乙二醇1000中的一种或几种。
9、进一步优选的，所述聚乙二醇为聚乙二醇6000、聚乙二醇4000、聚乙二醇2000中的一种或几种。
10、作为一个实施方案，所述酸酐类为柠康酸酐、丁二酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、苯甲酸酐、乙酸酐、丙酸酐中的一种或几种。
11、进一步优选的，所述酸酐类为柠康酸酐、丁二酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐中的一种、两种或几种。
12、作为一个实施方案，所述双酚a型液体环氧树脂为e54、e51、e44中的一种或几种。
13、作为一个实施方案，所述双酚a型固体环氧树脂为e20、e12、e06中的一种或几种。
14、作为一个实施方案，所述乳化剂的制备方法包括如下步骤：将聚乙二醇加热直至完全溶解，升温后加入酸酐类原料，搅拌反应，再升温至更高温度加入双酚a型液体环氧树脂和双酚a型固体环氧树脂，搅拌反应，得到所述乳化剂。
15、进一步的，将聚乙二醇加热到85℃～120℃直至完全溶解后。
16、进一步的，所述升温是调节温度为75℃～85℃，搅拌反应的时间为1～3h。
17、进一步的，升温至更高温度为升高温度至110℃～130℃，搅拌反应2～5h。
18、第二方面，本专利技术涉及利用制备的乳化剂制备得到的水性环氧树脂乳液，包括如下重量份的各组分：
19、双酚a型环氧树脂：40～80份，
20、乳化剂：5～12份，
21、去离子水：40～80份。
22、作为一个实施方案，所述双酚a型环氧树脂为e54、e51、e44、e20、e12、e06中的一种或几种。
23、作为一个实施方案，所述乳化剂的添加量占双酚a型环氧树脂为8～25％。
24、作为一个实施方案，水性环氧树脂乳液的制备方法包括以下步骤：将双酚a型环氧树脂以及上述合成的乳化剂，加热搅拌混合均匀，将搅拌速度调高，滴入去离子水，控制滴定时间，滴加完成后保温一段时间，反应结束即为水性环氧树脂乳液。本专利技术制得的水性环氧树脂乳液是一种非离子型、零voc、稳定性优异的水性乳液。
25、进一步的，加热温度控制在60～80℃，反应时间为20min～1h。
26、进一步的，搅拌速度为1500～3000rmp。
27、进一步的，滴定时间控制在30min～2h，滴加完成后保温5～30min。
28、第三方面，本专利技术的水性环氧树脂乳液在制备水性环氧涂料中的用途也属于本专利技术的保护范围。
29、作为一个实施方案，利用制备的水性环氧树脂乳液配制了水性环氧涂料为a组份，其原料组成包括(按重量份计)：
30、水性环氧树脂乳液：40～60份，
31、助溶剂：0.5～3份，
32、助剂：0.4～2.5份，
33、颜填料：25～45份，
34、去离子水：5～15份。
35、所述助剂中分散剂为本实验室自制超支化聚羧酸盐分散剂(实施例1)，其专利号为：cn2023104897316。
36、固化剂b组份为美国huntsman aradur3986、huntsman aradur38-1中的一种或几种，按照一定比例固化后进行性能评价。
37、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
38、(1)本专利技术的新型乳化剂为非离子型乳化剂，选用不同种酸酐开环与聚乙二醇聚合反应，增加了乳化剂分子链长度，具有较强乳化效果的同时，又能增强后续漆膜的耐水性，即调整的hlb值较为均衡；同时乳化剂中使用液体环氧树脂和固体环氧树脂复配封端，能够增加其乳化环氧树脂类型且不需要加入任何催化剂，并得到性能优异、稳定性好的水性环氧树脂乳液。
39、(2)利用新型乳化剂制备的水性环氧树脂乳液，其粒径小且分布较窄，不添加任何溶剂实现零voc且乳液稳定性优异，制备工艺简单易操作。
40、(3)水性环氧涂料中选用超支化聚羧酸盐分散剂，具有超支化结构、分子间不存在分子缠结、低粘等优势，使涂层具有优异的耐水和耐腐蚀性能。
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1.一种非离子型水性环氧乳化剂，包括如下重量份的各组分：
2.根据权利要求1所述的非离子型水性环氧乳化剂，其特征在于，所述聚乙二醇为聚乙二醇8000、聚乙二醇6000、聚乙二醇4000、聚乙二醇2000、聚乙二醇1000中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的非离子型水性环氧乳化剂，其特征在于，所述酸酐类为柠康酸酐、丁二酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、苯甲酸酐、乙酸酐、丙酸酐中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的非离子型水性环氧乳化剂，其特征在于，所述双酚A型液体环氧树脂为E54、E51、E44中的一种或几种；所述双酚A型固体环氧树脂为E20、E12、E06中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的非离子型水性环氧乳化剂，其特征在于，所述乳化剂的制备方法包括如下步骤：将聚乙二醇加热直至完全溶解，升温后加入酸酐类原料，搅拌反应，再升温至更高温度加入双酚A型液体环氧树脂和双酚A型固体环氧树脂，搅拌反应，得到所述乳化剂。
6.一种水性环氧树脂乳液，其特征在于，利用如权利要求1所述的水性环氧乳化剂制备而得；所述
7.根据权利要求6所述的水性环氧树脂乳液，其特征在于，所述双酚A型环氧树脂为E54、E51、E44、E20、E12、E06中的一种或几种。
8.根据权利要求6所述的水性环氧树脂乳液，其特征在于，所述水性环氧树脂乳液的制备方法包括以下步骤：将双酚A型环氧树脂以及所述水性环氧乳化剂，加热搅拌混合均匀，将搅拌速度调高，滴入去离子水，控制滴定时间，滴加完成后保温一段时间，反应结束即为水性环氧树脂乳液。
9.根据权利要求6所述的水性环氧树脂乳液，其特征在于，所述水性环氧乳化剂的添加量相对于双酚A型环氧树脂的占比为8～25％。
10.一种根据权利要求6所述的水性环氧树脂乳液在制备水性环氧涂料中的用途。
...【技术特征摘要】
1.一种非离子型水性环氧乳化剂，包括如下重量份的各组分：
2.根据权利要求1所述的非离子型水性环氧乳化剂，其特征在于，所述聚乙二醇为聚乙二醇8000、聚乙二醇6000、聚乙二醇4000、聚乙二醇2000、聚乙二醇1000中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的非离子型水性环氧乳化剂，其特征在于，所述酸酐类为柠康酸酐、丁二酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、苯甲酸酐、乙酸酐、丙酸酐中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的非离子型水性环氧乳化剂，其特征在于，所述双酚a型液体环氧树脂为e54、e51、e44中的一种或几种；所述双酚a型固体环氧树脂为e20、e12、e06中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的非离子型水性环氧乳化剂，其特征在于，所述乳化剂的制备方法包括如下步骤：将聚乙二醇加热直至完全溶解，升温后加入酸酐类原料，搅拌反应，再升温至更高温度加入双酚a型液体环氧树...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴刚，童刚生，张崇印，吴嘉栋，何紫东，李茂，朱新远，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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