一种自交联型磺酸盐基环氧酯水分散体及其防锈底漆，其特征在于所述的水分散体是通过将磺酸盐功能性单体引入环氧树脂中制备的，将植物油或脂肪酸、环氧树脂、含磺酸盐基的功能性单体在催化剂存在条件下进行酯化反应，至酸值合格后，加入助溶剂、中和剂，最后用去离子水进行稀释而得到磺酸盐基环氧酯水分散体。由该环氧酯水分散体作为基料配制的水性防锈底漆的储存稳定性、防水、防锈性能优异。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化学工业领域中的涂料行业，具体地说，涉及一种环氧酯树脂的水性化技术，特别涉及一种用磺酸盐基接枝到环氧酯分子链上而得到的环氧酯水分散体及其制备方法，同时，还涉及一种用该磺酸盐基环氧酯水分散体配制无毒环保、防锈性能优异的自交联型环氧酯水分散体防锈底漆及其制备方法。
技术介绍
传统的溶剂型涂料需要使用大量的有机溶剂，这不仅造成了有机溶剂的大量消耗，同时也对环境造成了严重的污染。为了节约资源和保护环境，世界各国都把目光投向了无污染或低污染的水性涂料。近年来，国内相继开发了一系列防锈涂料，但大多为溶剂型防锈涂料。这类涂料除了含有大量有机溶剂外，还含有大量有毒颜料，给环境造成严重的污染。为此，研究开发新型环保、防锈性能优异的水性防锈涂料符合当前涂料行业发展的趋势。环氧酯防锈涂料由于其优异的防锈性能而在金属防锈领域有着广泛的应用。环氧酯树脂是由环氧树脂与植物油脂肪酸通过酯化反应制成，因此，环氧酯同时具备了环氧树脂与干性油的许多优良特性。与醇酸树脂相比，环氧酯树脂具有更高的耐水解性，并且具有更加优良的防锈性能。将环氧酯树脂水性化并制备环保、防锈性能优异的水性环氧酯防锈涂料己经受到颇多关注，但进展不大。直至今日，关于水性环氧酯及以它为基料的防锈底漆的专利只是寥寥几篇。日本专利公开了一种水性环氧酯树脂乳液的制备方法。它是分别以环氧树脂与不饱和脂肪酸反应制成环氧酯树脂，以(甲基)丙烯酸(酯)等不饱和单体共聚制得丙烯酸树脂，再将两者縮合得到丙烯酸改性环氧酯树脂，经真空蒸馏脱除溶剂，加胺中和羧基，加水稀释得到丙烯酸改性环氧酯乳液。该制备方法的缺点之一是树脂合成过程中需大量有机溶剂，脱除溶剂过程能耗高，生产效率低；缺点之二是丙烯酸树脂与环氧酯树脂接枝效率低，有部分未接枝的环氧酯容易从乳液中析出，乳液的储存稳定性较差；缺点之三是由于树脂中含有大量的羧基，漆膜的耐水性较差。中国专利公开了一种核-壳结构的水性环氧酯乳液的制备方法；中国专利公开了一种有机硅丙烯酸环氧酯水分散体。这些专利的制备方法相类似都是将环氧树脂和脂肪酸进行酯化，得到环氧酯树脂，再将此环氧酯树脂与预定酸值的丙烯酸酯类混合单体进行自由基共聚，形成共聚产物，将该共聚产物用胺(或氨)中和后进行水稀释后得到环氧酯乳液。该类制备方法也存在以下缺点(1)反应过程不易控制，容易发生凝胶；(2)该合成过程中，由于消耗了大量脂肪酸上的不饱和双键，使该树脂的后期干性由于缺乏不饱和双键而提高不大；(3)树脂酸值较高，漆膜的耐水性较差；(4)需要用大量有机胺(或氨)中和，气味难闻且对人体有毒害作用；(5)分散体的pH值一般在8.5以上，在此高PH值下，环氧酯的酯基很易发生 水解，使漆膜性能下降。中国专利公开了一种核-壳结构的水性 环氧酯乳液的制备方法。该水性环氧酯乳液是一种以环氧酯树脂为 "核"，以反应性非迁移表面活性剂为"壳"的自干型"核-壳"结构 水分散体乳液。由于该乳液的制备是通过转相乳化而制备的，存在胶 乳粒径粗、储存稳定性差的缺点。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述制备环氧酯水分散体过程中的一些缺点，开 创性地将磺酸盐功能性单体引入环氧酯树脂中，制备了自交联型磺酸 盐基环氧酯水分散体。所述的自交联型磺酸盐基环氧酯水分散体具有以下优点(l)树脂中引入磺酸盐基团，该磺酸盐基团较羧酸盐基团 有更好的水溶性，只需很少的添加量就能使树脂具有很好的水稀释 性，且？11值控制在7.5左右，分散体的抗水解性提高，贮存期延长； (2)乳液的胶乳粒径很细，只有lOOlim左右，具有很好的储存稳 定性；(3)由于树脂是靠较少量的磺酸盐基而具有水稀释性，树脂的 酸值可以降得很低，且不需要用胺(或氨)中和，因此，漆膜的耐水 性好；(4)合成过程中所需助溶剂较少，不需要有脱除助溶剂的过程，且组成中不含苯类等有害有机溶剂，可以制备低voc含量的环保性防锈涂料；(5)制备工艺简单、安全，不会发生凝胶现象；(6)磺酸 盐基直接接枝到环氧树脂主链上，它不会消耗植物油或脂肪酸上的不饱和双键，使该环氧酯水分散体的漆膜具有很好的自交联性，可用于 制备自交联型防锈涂料。本专利技术所述的技术方案包括自交联型磺酸盐基环氧酯水分散体 及其制备方法以及以该水分散体为基料，配以无毒高效的防锈颜料， 制成的防锈性能优良的水性防锈底漆及该底漆的制备方法。所述的自交联型磺酸盐基环氧酯水分散体的制备机理如下将植 物油或脂肪酸、环氧树脂、含磺酸盐基的功能性单体在催化剂存在条 件下进行酯化反应，至酸值合格后，加入助溶剂、中和剂，最后用去 离子水进行稀释而得到磺酸盐基环氧酯水分散体。也就是说，该自交 联型磺酸盐基环氧酯水分散体，其特征在于它是通过将磺酸盐功能性 单体引入环氧树脂中制备的，它的合成配方，以质量百分率计，包括下列组分组分名称 质量％植物油或脂肪酸 10 20环氧树脂 15 25含磺酸盐基的功能性单体 1 2催化剂 0.1 0.3助溶剂 5 15中和剂 0.01 02去离子水 40 50。在上述配方中所述的植物油选自葵花油、菜子油、脱水蓖麻油、椰 子油、玉米油、棉籽油、亚麻油、豆油、桐油、蓖麻油、棕榈油、花生油、红花油或核桃油中的一种或几种；所述的脂肪酸选自亚麻油酸、 脱水蓖麻油酸、豆油脂肪酸、桐亚油酸、亚油酸、蓖麻油酸、肉豆蔻 酸、巴豆酸、椰子油酸、松浆油脂肪酸、松香酸或棉籽酸中的一种或 几种；所述的环氧树脂选自上海新华树脂厂出品的E-12、 E-20、 E-42、 E-44、 E國51、上海树脂厂有限公司出品的F-51、 F國46、 F隱44、 无锡树脂厂出品的E-31、 E-39-D、江苏三木集团出品的E-03、 E-06 中的一种或几种；所述的含磺酸盐基的功能性单体是二官能的或是单官能的、含有一个附着到芳核上的一S03M基团的单体，见式I和式II 。<formula>formula see original document page 10</formula>(式I) (式II) 式I和式II中，M是氢或金属离子，例如Na+、 Li+、 K+、 Ca2+、 Cu2+、Fe2+、 Fe3+; X是芳核，包括苯、萘、蒽、联苯、氧联二苯、磺酰二苯；作为二官能单体成分的磺酸盐基单体是一种含有一S03M基团的二元羧酸或其衍生物，其中M的含义同上；作为单官能单体成分的磺酸盐基单体是一种含有一S03M基团的一元羧酸或其衍生物，M的含义同上；二官能单体是磺酸基间苯二甲酸、磺酸基对苯二甲酸、磺 酸基邻苯二甲酸、4-磺酸基萘-2， 7-二羧酸或其衍生物的钠盐；单官 能单体是磺酸基间苯甲酸、磺酸基对苯甲酸、磺酸基邻苯甲酸、4-磺酸基萘-2-羧酸或其衍生物的钠盐，所述的催化剂选自十二烷基月 桂酸锡、苄基三乙基氯化铵、正丁基锡、氢氧化锂或三异辛酸丁基锡 中的一种或几种；所述的助溶剂选自乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丙 醚、丙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、乙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、N-甲基-2-吡咯烷酮或美国 ESTAMAN公司出品的TEXANOL中的一种或几种；所述的中和剂 选自25%氨水、安格斯化学公司出品的AMP-95、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自交联型磺酸盐基环氧酯水分散体，其特征在于它是通过将磺酸盐功能性单体引入环氧树脂中制备的，它的合成配方，以质量百分率计，包括下列组分： 组分名称 质量％ 植物油或脂肪酸 １０～２０ 环氧树脂 １５～２５ 含磺酸盐基的功能性单体 １～２ 催化剂 ０．１～０．３ 助溶剂 ５～１５ 中和剂 ０．０１～０２ 去离子水 ４０～５０。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵其中，
申请(专利权)人：上海涂料有限公司技术中心，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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