一种单组份水性环氧树脂乳液及其制备方法技术

一种单组份水性环氧树脂乳液，包括改性环氧树脂，高效乳化剂，表面活性剂，共溶剂和水；其中：改性环氧树脂100%，高效乳化剂5-35%，表面活性剂0-1%，共溶剂0-70%，适量水；改性环氧树脂包括环氧树树脂、聚乙二醇醚、异氰酸酯、封闭剂和催化剂；所述的高效乳化剂由环氧树脂、聚醚、有机硅和催化剂；所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钾中的一种或两种以上的混合物；所述的共溶剂为丙二醇甲醚，乙二醇乙醚，乙二醇甲醚及双丙酮中的一种或两种以上的混合物；所述的封闭剂为己内酰胺、苯酚、甲乙酮肟中的一种或两种以上的混合物；所述的催化剂为2-乙基-4-甲基咪唑、三苯基磷、三苯基磷化氢或苄基二甲胺中的一种或两种以上的混合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种水性环氧树脂乳液及其制备方法，尤其是涉及ー种单组份水性环氧树脂乳液及其制备方法，属于化工涂料技木。
技术介绍
环氧树脂是ー种重要的热固性树脂品种，由于它具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐热及粘接性能，收缩率低，硬度高，耐磨性好，目前已广泛应用于化工、水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航空航天等エ业领域；涂料则是环氧树脂应用最为广泛的行业之一。涂料的防腐性能主要是由涂料中的树脂決定的。环氧水性涂料与溶剂型涂料在成膜机理上的不同导致涂膜性能有所差异，水性环氧涂料的防腐性能尚达不到溶剂型相同的防腐性能。溶剂型环氧树脂涂料成膜机理环氧树脂和固化剂以分子形式溶解在有机溶剂中，形成均相体系，固化反应在分子之间进行，因而固化反应进行得比较完全，能够形成均相的、致密的涂膜，防腐性能突出。水性环氧树脂涂料成膜机理大部分水分蒸发后，环氧树脂乳胶粒子相互接触，形成紧密堆积的结构，残余的水分和固化剂分子则处在分散相粒子的间隙；水分进ー步蒸发，分散相粒子开始凝结，形成紧密的六边形结构；同时固化剂分子扩散到分散相粒子的界面及其内部发生固化反应，树脂的玻璃化温度逐渐提高，扩散速度变慢，粒子之间很难凝结成膜。导致固化反应不完全，不能形成均匀致密的涂膜，防腐性能不如溶剂型。在施工性能方面，对水性涂料提出了延长施工周期、现场施工エ艺简化等要求。为此，国内外研究和生产单位开展了许多针对性的研究，如开发新的水性环氧树脂品种，通过降低环氧树脂分散相粒子的粒径、改善固化剂与环氧树脂的相容性来达到提高涂料防腐性能。国内外已经有很多公司都在开展粒径为纳米级的水性环氧树脂研发；相容性好的水性环氧固化剂产品也被不断开发。
技术实现思路
本专利技术的目的g在提出ー种普适高效、无污染，低/无VOC和HAP的单组份水性环氧树脂乳液及其制备方法。本专利技术提出的这种单组份水性环氧树脂乳液，它包括改性环氧树脂，高效乳化剤，表面活性剂，共溶剂和水。所述单组份水性环氧树脂乳液按以下重量百分比组成改性环氧树脂100%，高效乳化剂5-35%，表面活性剂0-1%，共溶剂0-70%，适量水。所述的改性环氧树脂包括环氧树脂、聚こニ醇醚、异氰酸酷、封闭剂和催化剂；在所述改性环氧树脂中环氧树脂与聚こニ醇醚的质量比8 1-2 1，环氧树脂与异氰酸酯的质量比为10 3-5 4，环氧树脂与封闭剂的质量比为15 1-15 4，催化剂的用量为体系总重量的O. 01-0. I ；所述的高效乳化剂由环氧树脂、聚醚、有机硅和催化剂；其中环氧树脂与有机硅的质量比为5 1-5 3，环氧树脂与聚醚的质量比为6 1-1 1，催化剂的用量为体系总量的 O. 01-0. I ；所述的表面活性剂为十_■烧基苯横酸纳、十_■烧基硫酸纳、十_■烧基硫酸钟中的ー种、或两种以及两种以上的混合物；所述的共溶剂为丙ニ醇甲醚，こニ醇こ醚，こニ醇甲醚及双丙酮中的ー种、或两种以及两种以上的混合物；所述的封闭剂为己内酰胺、苯酚、甲こ酮肟中的ー种、或两种以及两种以上的混合物。所述改性环氧树脂用的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂中的ー种、或两种以及两种以上的混合物。 所述改性环氧树脂用的聚こニ醇醚为分子量为1000-6000的聚こニ醇、聚丙ニ醇、聚丁ニ醇中的ー种、或为上述聚こニ醇醚的共聚物；或为分子链中一端或两端被氨基或羧基取代的上述聚こニ醇醚及其共聚物中的ー种、或两种以及两种以上的混合物。所述高效乳化剂用的聚醚为烯丙基环氧こ烷，烯丙基环氧丙烷中的ー种、或两种。所述闻效乳化剂用的有机娃为ニこ氧基娃烧、四甲基_■氧基_■娃氧烧、TK甲基_■硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、环五聚ニ甲基硅氧烷中的ー种、或两种以及两种以上的混合物。所述的催化剂为2-こ基-4-甲基咪唑、三苯基磷、三苯基磷化氢或苄基ニ甲胺中的ー种或两种以上的混合物。对于所述的低分子量环氧树脂乳液，其共溶剂的添加量为环氧树脂重量的0_5%。所述的改性环氧树脂的合成方法为首先将聚こニ醇醚，加入到带有加热，回流，搅拌装置的反应器中，加热升温至120-125° C，搅拌至充分溶解后，真空脱水30min，然后降温至75-80° C，加入异氰酸酯和催化剂，保温，继续反应2-3小时；随后加入环氧树脂，升温至100-105° C保温反应2小时，降温至75-80° C加入甲こ酮肟，继续反应I小时，加入剰余环氧树脂，于60-75° C保温30min，得浅黄色粘稠改性环氧树脂所述高效乳化剂的合成方法为首先将聚醚加入到带有加热，回流，搅拌装置的反应器中，通入氮气并搅拌,加热升温至70-80° C滴加过量的有机硅，反应4小时后，加入环氧树脂，升温至100° C，反应3小时，降温，得淡黄色粘稠高效乳化剤。该单组份水性环氧树脂乳液的具体制备方法为将表面活性剂与共溶剂加入水中，搅拌，使之充分溶解；将改性环氧树脂、或经加热熔融的固体改性环氧树脂，高效乳化剂或经加热熔融的固体高效乳化剂加入到上述水溶液中，搅拌至均匀混合状；等量依次向上述体系中加入适量的水，并充分搅拌均匀，通过高速匀质分散机进行均质化处理，得固含量为30-65%，共溶剂含量低于30%的乳白色均匀稳定的单组份水性环氧树脂乳液。本专利技术合成的改性环氧树脂，该改性环氧树脂中含有室温下稳定存在的活性基团，只有在温度条件下活性基团才解封，发生交联反应。配合高效乳化剤，该乳化剂结构中含有亲水的醚键结构和亲环氧树脂的基团，在环氧树脂乳化过程中，乳化剂分别与水和环氧树脂作用，在两相界面上产生强的吸附作用，防止分散相颗粒凝聚，因此能形成非常稳定的单组份水性环氧树脂乳液。操作エ艺简単，生产成本低，乳化效率高，并且普遍适用于低分子量和高分子量的缩水甘油醚型环氧树脂，缩水甘油酯型环氧树脂和缩水甘油胺型环氧树脂的乳化。通过本专利技术制备的单组份水性环氧树脂乳液粒径小，分布均勻，稳定性好，可作为制备水性环氧树脂涂料的基础原材料。具体实施例方式下面通过实施例进ー步说明本专利技术，但本专利技术决不仅局限于这些实施例。本专利技术提出的单组份水性环氧树脂乳液，它包括改性环氧树脂，高效乳化剤，表面活性剤，共溶剂和水；所述单组份水性环氧树脂乳液按以下重量百分比组成改性环氧树脂100%，高效乳化剂5-35%，表面活性剂0-1%，共溶剂0-70%，适量水；所述的改性环氧树脂包括环氧树树脂、聚こニ醇醚、异氰酸酷、封闭剂和催化剂；在所述改性环氧树脂中环氧树脂与聚こニ醇醚的质量比为8 1-2 1，环氧树脂与异氰酸酯的质量比为10 : 3 5 : 4，环氧树脂与封闭剂的质量比为15 : I 15 : 4，催化剂的用量为体系总重量的O. 01-0. I ；所述的高效乳化剂由环氧树脂、聚醚、有机硅和催化剂；其中环氧树脂与有机硅的质量比为5 : I 5 : 3,环氧树脂与聚醚的质量比为6 : I I : I,催化剂的用量为体系总量的O. 01 O. I ;作为优选方案，在采用本技术制备水性环氧树脂乳液制备过程中，高效乳化剂的用量为相对于环氧树脂用量的5-35%。所述的表面活性剂为十_■烧基苯横酸纳、十_■烧基硫酸纳、十_■烧基硫酸钟中的ー种、或两种以及两种以上的混合物。所述的共溶剂为丙ニ醇甲醚，こニ醇こ醚，こニ醇甲醚及双丙酮中的ー本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种单组份水性环氧树脂乳液，其特征在于它包括改性环氧树脂，高效乳化剤，表面活性剤，共溶剂和水； 所述单组份水性环氧树脂乳液按以下重量百分比组成改性环氧树脂100%，高效乳化剂5-35%，表面活性剂0-1%，共溶剂0-70%，适量水； 所述的改性环氧树脂包括环氧树树脂、聚こニ醇醚、异氰酸酷、封闭剂和催化剂；在所述改性环氧树脂中环氧树脂与聚こニ醇醚的质量比为8 1-2 1，环氧树脂与异氰酸酯的质量比为10 3-5 4，环氧树脂与封闭剂的质量比为15 1-15 4，催化剂的用量为体系总重量的O. 01-0. I ； 所述的闻效乳化剂由环氧树脂、聚酿、有机娃和催化剂；其中环氧树脂与有机娃的质量比为5 1-5 3，环氧树脂与聚醚的质量比为6 1-1 1，催化剂的用量为体系总量的O.01-0. I ； 所述的表面活性剂为十_■烧基苯横酸纳、十_■烧基硫酸纳、十_■烧基硫酸钟中的一种或两种以上的混合物； 所述的共溶剂为丙ニ醇甲醚、こニ醇こ醚、こニ醇甲醚、双丙酮中的ー种、或两种以及两种以上的混合物； 所述的封闭剂为己内酰胺、苯酚、甲こ酮肟中的ー种、或两种以及两种以上的混合物； 所述的催化剂为2-こ基-4-甲基咪唑、三苯基磷、三苯基磷化氢或苄基ニ甲胺中的一种、或两种以及两种以上的混合物。2.如权利要求I所述的ー种单组份水性环氧树脂乳液；其特征在于所述改性环氧树脂用的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂中的一种、或两种以及两种以上的混合物。3.如权利要求I所述的ー种单组份水性环氧树脂乳液，其特征在于所述改性环氧树脂用的聚こニ醇醚为聚こニ醇、聚丙ニ醇、聚丁ニ醇中的ー种、或为上述聚こニ醇醚的共聚物；或为分子链中一端或两端被氨基或羧基取代的上述聚こニ醇醚及其共聚物中的ー种或两种以上的混合物。4.如权利要求I所述的ー种单组份水性环氧树脂乳液，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兆彬，刘旭军，王西民，黄新武，
申请(专利权)人：上海富朗化工科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：