本发明专利技术涉及一种自乳化环氧树脂乳液的制备方法，该树脂可以作为制备水性环氧涂料的基础原料。一种自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂乳液的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：１）有机二元羧酸酐与聚乙二醇单甲醚等摩尔反应，合成末端带羧基的聚乙二醇单甲醚单酯；２）末端带羧基的聚乙二醇单甲醚单酯与酚醛环氧树脂反应，合成自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂；３）将合成的自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂加热至５０～６０℃，强烈搅拌下滴加一定量的蒸馏水，制成固含量为２０％～６０％的自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂乳液。该方法得到的水性酚醛环氧树脂乳液稳定性良好，无毒，有机化合物含量为零；制成水性环氧涂料，具有柔韧性、耐水性好的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种自乳化环氧树脂乳液的制备方法，该树脂可以作为制备水性环氧 涂料的基础原料。
技术介绍
环氧涂料由于具有附着力强、耐化学腐蚀性优良、收缩率小、耐磨性和绝缘性好等 优点而得到广泛使用，但是传统的环氧涂料是溶剂型的，含有大量的易燃有毒的挥发性有 机溶剂，对人和环境造成很大危害，近年来，环境保护日益受到人们的重视，许多国家相继 颁布了控制挥发性有机化合物(VOC)的法规，执行标准愈加严格。水性环氧树脂是指环氧树脂以微粒或者液滴形式分散在以水为连续相的分散相 介质中而配制成的稳定的分散体系。与传统的环氧树脂相比，水性环氧树脂避免使用有机 溶剂造成环境污染和资源浪费，可以在室温和潮湿环境下固化，施工和操作性能得到大大 改善。根据制备的工艺不同，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。机械法优点是工艺简单，成本低廉，所需乳化剂用量较少；缺点是分散相的尺寸较大，粒 子形状不规则，粒度分布较宽，乳液稳定性差，成膜性能不太好，非离子表面活性剂的存在 影响涂膜的外观和性能。相反转法优点是乳液平均粒径比机械法小，稳定性也比机械法好， 但较多的表面活性剂存在影响涂膜的硬度、耐水性和耐溶剂性。化学改性法又称自乳化法， 在环氧树脂分子骨架中引入一定量的强亲水性基团，如磺酸基、羧酸基等酸性基团；胺基等 碱性基团，聚醚等非离子基团，这些亲水性基团能帮助环氧树脂在水中分散，使改性树脂具 有亲水亲油的两亲性能，化学改性法制得的乳液粒子很小，通常为纳米级，因此化学改性法 虽然制备的步骤多、成本高，但在某些方面有实际意义。文献《上海涂料》以聚乙二醇4000和环氧树脂E-44在 过硫酸钾催化、180°C下等摩尔反应合成乳化剂，一定量的乳化剂加入环氧树脂，滴加蒸馏 水，强烈搅拌，可以制成水性乳液，但是此法反应温度过高，能耗较大，搅拌速度偏高，对设 备要求较高，且采用的是相反转法，乳液粒径较大。《J Apple Polym Sci》经丙烯酸接枝到环氧树脂分子中，然后用乙酸中和成盐制备自乳化环氧树脂， 但是有机酸的存在会导致涂膜性能下降，用在金属上易产生闪锈，而且反应过程中要用到 有机溶剂，反应结束后溶剂不除去，还是会有环境污染。美国专利6225376中公开了一种通 过二甲基环己胺将聚氧烷烯引入到环氧树脂主链中，形成自乳化环氧树脂，其缺点是国内 不容易获得合适的聚氧烷烯聚合物。美国专利6143809利用浓HNO3将聚乙二醇单甲醚中 的羟基氧化成羧基，再和双酚A环氧树脂部分酯化反应，形成自乳化水性环氧树脂，该专利技术 的缺点是工艺复杂，需要浓HNO3进行氧化，腐蚀性大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂乳液 的制备方法，该方法得到的水性酚醛环氧树脂乳液稳定性良好，无毒，有机化合物(VOC)含3量为零；制成水性环氧涂料，具有柔韧性、耐水性好的特点。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是一种自乳化非离子型水性酚 醛环氧树脂乳液的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)按各原料所占质量百分数为有机二元羧酸酐2% 5.1%、聚乙二醇单甲醚 65% 75%、甲苯20% 30%、催化剂 4%，选取有机二元羧酸酐、聚乙二醇单甲醚、 甲苯和催化剂，备用；在氮气保护下，将有机二元羧酸酐、聚乙二醇单甲醚、甲苯和催化剂混合，磁力搅 拌下升温，在温度为90 130°C下反应，反应期间取样分析反应体系的酸值，计算酯化率， 当酯化率达到100%时，减压蒸馏(甲苯做溶剂，酸值合格反应达到终点后减压蒸馏除去甲 苯)，即得到末端带羧基的聚乙二醇单甲醚单酯；2)按各原料所占质量百分数为末端带羧基的聚乙二醇单甲醚单酯20% 40%、 酚醛环氧树脂38 % 56 %、甲苯20 % 30 %、催化剂0. 3 % 0. 6 %，选取末端带羧基的聚 乙二醇单甲醚单酯、酚醛环氧树脂、甲苯和催化剂，备用；将末端带羧基的聚乙二醇单甲醚单酯、酚醛环氧树脂、甲苯和催化剂混合，磁力搅 拌下升温，在温度80 130°C下反应，反应期间取样分析体系酸值，计算酚醛环氧树脂的转 化率，当酯化率达到98% 100%后，减压蒸除溶剂(甲苯)，得到红棕色粘稠液体，即得到 自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂；3)将自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂加热至50 60°C，搅拌下滴加蒸馏水，制 成固含量为20wt% 60wt% (质量％)的自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂乳液(不需 另加乳化剂)。所述的机二元羧酸酐为马来酸酐、邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、 六氢邻苯二甲酸酐中的任意一种。所述的聚乙二醇单甲醚的相对分子质量在2000 5000之间。步骤1)所述的催化剂为对甲苯磺酸、有机锡、三乙胺中的任意一种。所述的酚醛环氧树脂(酚醛型环氧树脂)为F-51型、F-48型、F44型、FT_47型或 Fr43型的酚醛环氧树脂。步骤2)所述的催化剂为三乙胺或者季铵盐或者三苯基膦。本专利技术所述的自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂分子中，既含有亲水性的非离子 链段，又含有亲油性基团，还含有两个或两个以上的环氧基。本专利技术的有益效果是自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂乳液具有良好的稳定 性，无毒，有机化合物(VOC)含量为零，安全，保持了酚醛环氧树脂的优良耐化学品性能同 时，由于非离子链段的引入增加了漆膜的柔韧性。本专利技术解决目前的有离子化改性技术制 备的水性环氧树脂稳定性不高以及固化涂膜柔韧性和耐水性差的缺点。将本专利技术的自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂乳液制备成水性环氧涂料，水性环 氧涂料主要的性能如下1.稳定性(1)离心稳定性3000r/min，30min不分层、不破乳。(2)存储稳定性6个月不分层、不破乳。(3)平均粒径< 0. 3 μ m。42.附着力^ I级，GB/T 1725-89《漆膜附着力测定法》。3.柔韧性彡6级，GB/T 1748-89《漆膜柔韧性测定法》。4.耐水性25°C，48h，不起泡，不脱落，GB1733-79 (88)《漆膜耐水性测定法》。5.耐碱性10% NaOH, IOh,不起泡，不脱落。具体实施例方式为了更好的理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，但是本 专利技术要求保护的范围并不局限于实施表示的范围。实施例1，它包括如下步骤1)单酯的合成在干燥氮气保护下，在带有回流冷凝管的三口瓶中，加入9. 8g马来酸酐、200g聚 乙二醇单甲醚(相对分子质量2000)、80g甲苯、7g对甲苯磺酸，磁力搅拌下升温，在温度为 90°C下反应，反应其间每隔0. 5h取样分析反应体系的酸值，计算酯化率，马来酸酐酯化率 由下式计算X = 2、Ν「Ν) χ 100%NjvO其中X——马来酸酐酯化率；N0——初始时反应混合物的酸值，mol/g ；Nt——t时刻反应混合物酸值，mol/g。当酯化率达到100%时，减压蒸馏得到无色粘稠液体，此粘稠液体即马来酸聚乙二醇单甲醚单酯。2)自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂的合成在带有冷凝回流的三口瓶中，加入IOOg F-44型酚醛环氧树脂、50g甲苯、40g MPEGMA(马来酸聚乙二单甲醚单酯)、lg三乙胺，磁力搅拌下升温，在温度80°C下反应，反 应期间每隔Ih取样分析体系酸值(知道酸值可计算转化率)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂乳液的制备方法，其特征在于它包括如下步骤： １）按各原料所占质量百分数为：有机二元羧酸酐２％～５．１％、聚乙二醇单甲醚６５％～７５％、甲苯２０％～３０％、催化剂１％～４％，选取有机二元羧酸酐、聚乙二醇单甲醚、甲苯和催化剂，备用； 在氮气保护下，将有机二元羧酸酐、聚乙二醇单甲醚、甲苯和催化剂混合，磁力搅拌下升温，在温度为９０～１３０℃下反应，反应期间取样分析反应体系的酸值，计算酯化率，当酯化率达到１００％时，减压蒸馏，即得到末端带羧基的聚乙二醇单甲醚单酯； ２）按各原料所占质量百分数为：末端带羧基的聚乙二醇单甲醚单酯２０％～４０％、酚醛环氧树脂３８％～５６％、甲苯２０％～３０％、催化剂０．３％～０．６％，选取末端带羧基的聚乙二醇单甲醚单酯、酚醛环氧树脂、甲苯和催化剂，备用；将末端带羧基的聚乙二醇单甲醚单酯、酚醛环氧树脂、甲苯和催化剂混合，磁力搅拌下升温，在温度８０～１３０℃下反应，反应期间取样分析体系酸值，计算酚醛环氧树脂的转化率，当酯化率达到９８％～１００％后，减压蒸除溶剂，得到自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂； ３）将自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂加热至５０～６０℃，搅拌下滴加蒸馏水，制成固含量为２０ｗｔ％～６０ｗｔ％的自乳化非离子型水性酚醛环氧树脂乳液。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：官仕龙，匡启荣，胡登华，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：83
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。