RU2699100C1 - Method of producing aqueous epoxy dispersion - Google Patents

Method of producing aqueous epoxy dispersion Download PDF

Info

Publication number
RU2699100C1
RU2699100C1 RU2019109528A RU2019109528A RU2699100C1 RU 2699100 C1 RU2699100 C1 RU 2699100C1 RU 2019109528 A RU2019109528 A RU 2019109528A RU 2019109528 A RU2019109528 A RU 2019109528A RU 2699100 C1 RU2699100 C1 RU 2699100C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
epoxy
epoxy resin
dispersions
aqueous
copolymer
Prior art date
Application number
RU2019109528A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Николаевич СЕМЁНОВ
Ирина Анатольевна Старовойтова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "РЕКОН"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "РЕКОН" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "РЕКОН"
Priority to RU2019109528A priority Critical patent/RU2699100C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2699100C1 publication Critical patent/RU2699100C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/02Emulsion paints including aerosols

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to production of direct aqueous epoxy dispersions intended for use as film-former in compositions, for example, lubricants for inorganic (glass and basalt) and carbon fibers, soil-impregnation, component of protective-decorative water-dispersed coatings. Water emulsion is obtained by direct dispersion of epoxy resin with epoxy equivalent of 400 g/eq. up to 2,500 g/eq. in an aqueous solution of a surfactant. Epoxy resin is first converted into a liquid state by heating above the softening temperature and / or combination with an organic solvent. Surfactants used are surfactants selected from a group consisting of a block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide and / or a polycarboxylate ester (copolymer of acrylic polycarboxylate and polyethylene glycol). Composition is obtained at the following component ratio, pts.wt.: epoxy resin : block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide : polycarboxylate ester : water = 100:(4–15):(0–10):(70–160).
EFFECT: technical result of the invention is the possibility of using the method when dispersing solid epoxy resins on an industrial scale, obtaining aqueous epoxide dispersions with high colloidal-chemical stability, which are controlled in a wide range of content of a dry residue and viscosity, which form a thin non-sticky film when deposited on a fiber.
3 cl, 2 tbl, 12 ex

Description

Изобретение относится к способам получения водных эпоксидных дисперсий, предназначенных для использования в качестве пленкообразующего компонента замасливателей для неорганических (стеклянных и базальтовых) и углеродных волокон, связующего для защитно-декоративных и противокоррозионных красок, грунтовок, водно-дисперсионных покрытий и т.д.The invention relates to methods for producing aqueous epoxy dispersions intended for use as a film-forming component of lubricants for inorganic (glass and basalt) and carbon fibers, a binder for protective-decorative and anticorrosion paints, primers, water-dispersion coatings, etc.

Известен способ получения эпоксидной эмульсии (патент РФ №2154081, C09D 163/02, C09D 5/02, Бюл. №22 от 10.08.2000), включающий совмещение эпоксидной смолы с эмульгатором неионогенного типа с гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ) 14-20 и/или анионным эмульгатором при 51-79°С с последующим порционным введением воды. В результате получаются однородные эмульсии, используемые для получения декоративно-защитных покрытий, грунтовок и т.д., обладающих высокой атмсферостойкостью и коррозионной стойкостью.A known method of producing an epoxy emulsion (RF patent No. 2154081, C09D 163/02, C09D 5/02, Bull. No. 22 from 08/10/2000), comprising combining an epoxy resin with a nonionic emulsifier with a hydrophilic-lipophilic balance (HLB) 14-20 and / or an anionic emulsifier at 51-79 ° C followed by portioned administration of water. As a result, homogeneous emulsions are obtained, which are used to obtain decorative protective coatings, primers, etc., which have high atmospheric resistance and corrosion resistance.

Недостатками предлагаемого способа является достаточно небольшой срок возможного хранения (3-6 мес) и преимущественно крупный размер частиц.The disadvantages of the proposed method is a rather short shelf life (3-6 months) and mainly a large particle size.

По технической сути и достигаемым результатам наиболее близким является способ получения водной эпоксидной эмульсии (патент РФ №2587091, C09D 5/02, C09D 163/00, C09D 163/02, Бюл. №16 от 10.06.2016, прототип) методом прямого эмульгирования эпоксидной низкомолекулярной смолы (жидкой) с эпоксидным вес-эквивалентом до 300 г/экв. в водном растворе поверхностно-активных веществ, содержащем эфир поликарбоксилата и сополимер этиленоксида и пропиленоксида, а также дополнительно кремнезоль.In terms of technical nature and the achieved results, the closest is the method of producing an aqueous epoxy emulsion (RF patent No. 2587091, C09D 5/02, C09D 163/00, C09D 163/02, Bull. No. 16 dated 06/10/2016, prototype) by direct epoxy emulsification low molecular weight resin (liquid) with an epoxy weight equivalent of up to 300 g / eq. in an aqueous solution of surfactants containing a polycarboxylate ester and a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide, as well as additional silica sol.

Полученные эмульсии характеризуются стабильностью и коллоидно-химической устойчивостью, высокой дисперсностью - средний размер частиц от 0,2 до 0,6 мкм.The resulting emulsions are characterized by stability and colloidal chemical stability, high dispersion — the average particle size is from 0.2 to 0.6 microns.

Недостатками предложенного способа являются:The disadvantages of the proposed method are:

- отсутствие возможности применения способа в процессе диспергирования средне- и высокомолекулярных смол с более высоким эпоксидным вес-эквивалентом;- the inability to use the method in the dispersion process of medium and high molecular weight resins with a higher epoxy weight equivalent;

- невозможность получения водных эмульсий со средним размером частиц более 0,6 мкм.- the inability to obtain aqueous emulsions with an average particle size of more than 0.6 microns.

Размер частиц пленкообразователя влияет на повышение степени наноса замасливателя при изготовлении неорганических волокон. Волокна подвергаются существенным механическим воздействиям при производстве и дальнейшей переработке (слой пленкообразователя на волокне в данном случае обеспечивает защиту волокна от истирания), например, при трощении и изготовлении ассемблированных волокон с высокой линейной плотностью.The particle size of the film former affects the increase in the degree of sizing in the manufacture of inorganic fibers. Fibers are subjected to significant mechanical stresses during production and further processing (in this case, the film-forming layer on the fiber protects the fiber from abrasion), for example, by trimming and manufacturing assembled fibers with high linear density.

Задачей настоящего изобретения является устранение упомянутых недостатков. Технический результат-достижение оптимизации рецептурно-технологических параметров способа получения водных эпоксидных дисперсий, обеспечивающего получения диперсной фазы с размером частиц от 0,2 до 1,2 мкм и высокой коллоидно-химической устойчивостью полидисперсной системы в течении длительного времени (1-2 года) при хранения.An object of the present invention is to remedy the aforementioned disadvantages. The technical result is the achievement of optimization of the formulation and technological parameters of the method for producing aqueous epoxy dispersions, which ensures the production of a disperse phase with a particle size of 0.2 to 1.2 μm and high colloidal chemical stability of the polydisperse system for a long time (1-2 years) at storage.

Технический результат достигается путем создания способа получения водной эпоксидной дисперсии методом прямого диспергирования эпоксидной смолы с эпоксидным вес-эквивалентом от 400 г/экв. до 2500 г/экв., предварительно переведенной в жидкое состояние путем нагрева выше температуры размягчения, в водном растворе поверхностно-активных веществ, выбранных из группы, состоящей из блок-сополимера этиленоксида и пропиленоксида и/или сополимера акрилового поликарбоксилатаа и полиэтиленгликоля при следующем соотношении основных компонентов (мас. ч.):The technical result is achieved by creating a method for producing an aqueous epoxy dispersion by direct dispersion of an epoxy resin with an epoxy weight equivalent of 400 g / eq. up to 2500 g / equiv., previously converted into a liquid state by heating above the softening temperature, in an aqueous solution of surfactants selected from the group consisting of a block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide and / or a copolymer of acrylic polycarboxylate and polyethylene glycol in the following ratio of basic components (parts by weight):

Эпоксидная смолаEpoxy resin 100100 Блок-сополимер этиленоксида иBlock copolymer of ethylene oxide and 4-154-15 ПропиленоксидаPropylene oxide Сополимер акрилового поликарбоксилатаAcrylic Polycarboxylate Copolymer 0-100-10 и полиэтиленгликоляand polyethylene glycol ВодаWater 70-160.70-160.

Способ обеспечивает получение стабильных при хранении водных дисперсий средне- и высокомолекулярных эпоксидных смол с регулируемыми в широком диапазоне сухим остатком, дисперсностью и вязкостью, обеспечивающими при нанесении на волокно формирование нелипких пленок.The method provides stable storage during storage of aqueous dispersions of medium and high molecular weight epoxy resins with a broad controlled range of solids, fineness and viscosity, which ensures the formation of non-sticky films upon application to the fiber.

Использование средне- и высокомолекулярных эпоксидных смол, оптимизированных режимов получения дисперсий и включение в ряд составов органического растворителя позволили получить пленкообразователи со средним размером частиц от 0,2 до 1,2 мкм.The use of medium and high molecular weight epoxy resins, optimized dispersion production regimes, and the inclusion of an organic solvent in a number of compositions made it possible to obtain film formers with an average particle size of 0.2 to 1.2 μm.

Целесообразно в разогретую жидкую эпоксидную смолу вводить органический растворитель в количестве 5,0-25,0 мас. ч. на 100 мас. ч. эпоксидной смолы.It is advisable to introduce an organic solvent in an amount of 5.0-25.0 wt.% In a heated liquid epoxy resin. hours per 100 wt. including epoxy resin.

Органический растворитель обеспечивает смешение эпоксидной смолы с водным раствором поверхностно-активных веществ при более низких температурах (по сравнению с температурой их размягчения).An organic solvent mixes epoxy with an aqueous solution of surfactants at lower temperatures (compared to their softening temperature).

Предпочтительно для минимизации вредного воздействия на производственный персонал и исключения интенсивного испарения использовать органический растворитель с температурой кипения, превышающей температуру размягчения эпоксидной смолы не менее, чем на 30-40°С.It is preferable to use an organic solvent with a boiling point exceeding the softening temperature of the epoxy resin by at least 30-40 ° C to minimize the harmful effects on production personnel and prevent intense evaporation.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков изобретения и достигаемым техническим результатом заключается:A causal relationship between the totality of the features of the invention and the technical result achieved is:

- во-первых, в том, что по сравнению с аналогом расширен диапазон используемых эпоксидных смол - в него включены среднемолекулярные и высокомолекулярные твердые эпоксидные смолы с более высоким эпоксидным вес-эквивалентном, в некоторые составы включен органический растворитель;- firstly, in comparison with the analogue, the range of used epoxies has been expanded - it includes medium and high molecular weight solid epoxies with a higher epoxy weight-equivalent, an organic solvent is included in some formulations;

- во-вторых, для реализации способа получения дисперсий твердых и полутвердых смол (без или с минимальным содержанием органического растворителя) использована система нагрева и подачи высоковязких жидкостей, включающая обогреваемую плиту, насос и обогреваемые шланги или патрубок;- secondly, to implement the method of producing dispersions of solid and semi-solid resins (without or with a minimum content of organic solvent), a heating system and supply of highly viscous liquids was used, including a heated plate, pump and heated hoses or pipe;

- в-третьих, введение органических растворителей с высокой температурой кипения в нагретые выше температуры размягчения смолы, делает возможным диспергирование высокомолекулярных эпоксидных смол в водном растворе ПАВ с образованием прямых стабильных дисперсий;- thirdly, the introduction of organic solvents with a high boiling point into resins heated above the softening temperature makes it possible to disperse high molecular weight epoxy resins in an aqueous surfactant solution with the formation of direct stable dispersions;

- в-четвертых, в том, что использование органического растворителя и эфира поликарбоксилата в качестве соэмульгатора позволяет регулировать рН получаемых продуктов в достаточно широком диапазоне и увеличивать их дисперсность и стабильность.- fourthly, in that the use of an organic solvent and polycarboxylate ester as a coemulsifier allows you to adjust the pH of the resulting products in a fairly wide range and increase their dispersion and stability.

Сочетание всех существенных признаков изобретения и технологических режимов, приведенных в описанных ниже примерах, обеспечивает универсальность процесса приготовления стабильных дисперсий (на основе различных типов смол), характеризующихся широким диапазоном варьирования сухого остатка и вязкости, изменением среднего размера частиц от 200 нм до 1,2 мкм, изменением уровня рН от кислого до слабощелочного, обеспечивающих формирование на поверхности волокон нелипких пленок различной степени твердости (таблица 2).The combination of all the essential features of the invention and the technological regimes given in the examples described below provides the universality of the process for preparing stable dispersions (based on various types of resins), characterized by a wide range of variation of the dry residue and viscosity, and a change in the average particle size from 200 nm to 1.2 μm , a change in the pH level from acidic to slightly alkaline, providing the formation on the surface of the fibers of non-sticky films of various degrees of hardness (table 2).

Для получения водных дисперсий эпоксидных смол использовали следующие компоненты:The following components were used to obtain aqueous dispersions of epoxy resins:

- в качестве основы (дисперсной фазы) - средне- и высокомолекулярные эпоксидные смолы с эпокси-эквивалентной молекулярной массой (EEW) примерно от 400 до 2000-2500 г/экв, например, российскую смолу под торговой маркой ЭД-8 от ФКП «Завод имени Я.М. Свердлова», импортные смолы под торговыми марками Epikote 1002, Epikote 1007 и др. от компании «Hexion Inc.» (ранее «Momentive», США), DER 671, DER 692 от «Olin» (ранее «Dow Chemical»), NPES-601, NPES-602, NPES-603, NPES-604, NPES-901, NPES-607, NPES-609 от компании «NanYa Plastics Corp.» (Тайвань), YD-011, YD-012 от «Kukdo Chemical)) (Южная Корея), CHS-Epoxy 211, CHS-Epoxy 112 от «Spolchemie» (Чехия) и др.;- as a base (dispersed phase) - medium and high molecular weight epoxy resins with an epoxy equivalent molecular weight (EEW) of about 400 to 2000-2500 g / eq, for example, Russian resin under the brand name ED-8 from FKP Plant Name Ya.M. Sverdlova ”, imported resins under the trademarks Epikote 1002, Epikote 1007 and others from Hexion Inc. (formerly Momentive, USA), DER 671, DER 692 from Olin (formerly Dow Chemical), NPES -601, NPES-602, NPES-603, NPES-604, NPES-901, NPES-607, NPES-609 from NanYa Plastics Corp. (Taiwan), YD-011, YD-012 from Kukdo Chemical) ) (South Korea), CHS-Epoxy 211, CHS-Epoxy 112 from Spolchemie (Czech Republic), etc .;

- в качестве неионогенных поверхностно-активных веществ - блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида с содержанием полиоксиэтиленовых звеньев от 78 до 85 массовых % и ГЛБ выше 14,0, в качестве соэмульгатора - сополимер акрилового поликарбоксилата и полиэтиленгликоля под торговой маркой Ethacryl (производитель - «Coatex», Франция);- as non-ionic surfactants - a block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide with a content of polyoxyethylene units from 78 to 85 mass% and HLB above 14.0, as a co-emulsifier - a copolymer of acrylic polycarboxylate and polyethylene glycol under the Ethacryl brand (manufacturer - “Coatex ”, France);

- в качестве органического растворителя - диацетоновый спирт (Diacetone alcohol - DAA), метиловый эфир пропиленгликоля (метоксипропанол) (propylene glycol methyl ether - PGME), пропиловый эфир этиленгликоля (2-пропоксиэтанол) (ethylene glycol propyl ether - EGPE). Введение органического растворителя позволяет: растворить полутвердые эпоксидные смолы и обеспечить их переработку при более низких температурах (по сравнению с температурой их размягчения); получить более тонко дисперсные системы (с меньшим средним размером частиц); обеспечить повышение технологичности процесса - в среднем время смешения компонентов при эмульгировании сокращается на 20-30%. Стабильные концентрированные дисперсии высокомолекулярных эпоксидных смол возможно получить описанным ниже способом только при использовании органического растворителя.- as an organic solvent, diacetone alcohol (Diacetone alcohol - DAA), propylene glycol methyl ether (methoxypropanol) (propylene glycol methyl ether - PGME), ethylene glycol propyl ether (2-propoxyethanol) (ethylene glycol propyl ether - EGPE). The introduction of an organic solvent allows you to: dissolve semi-solid epoxy resins and ensure their processing at lower temperatures (compared with their softening temperature); to obtain more finely dispersed systems (with a smaller average particle size); provide an increase in the processability of the process - on average, the mixing time of components during emulsification is reduced by 20-30%. Stable concentrated dispersions of high molecular weight epoxy resins can be obtained as described below only using an organic solvent.

Примеры составов водных дисперсий приведены в таблице 1, а их характеристики - в таблице 2.Examples of compositions of aqueous dispersions are shown in table 1, and their characteristics are shown in table 2.

Примеры 1-9. Получение водных дисперсий среднемолекулярных твердых эпоксидных смол или их смесей с полутвердыми смолами с общим эпоксидным вес-эквивалентом (EEW), равным 400÷1000 г/экв.Examples 1-9. Obtaining aqueous dispersions of medium molecular weight solid epoxy resins or mixtures thereof with semi-solid resins with a total epoxy weight equivalent (EEW) of 400 ÷ 1000 g / equiv.

Сначала готовится 20%-ный раствор основного ПАВ - блок-сополимера этиленоксида и пропиленоксида. При приготовлении раствора используется дистиллированная вода с температурой от +18 до +35°С (повышение температуры с +18÷+20°С до +30÷+40°С приводит к ускорению процесса растворения блок-сополимера этиленоксида и пропиленоксида в воде). В случае использования двух ПАВ (составы 2, 3, 5, 7, 9) сополимер акрилового поликарбоната и полиэтиленгликоля (эфир поликарбоксилата) вводится в 20%-ный раствор блок-сополимера этиленоксида и пропиленоксида.First, a 20% solution of the main surfactant, a block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide, is prepared. When preparing the solution, distilled water with a temperature of +18 to + 35 ° С is used (increasing the temperature from + 18 ÷ + 20 ° С to + 30 ÷ + 40 ° С leads to an acceleration of the process of dissolution of the block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide in water). In the case of using two surfactants (formulations 2, 3, 5, 7, 9), a copolymer of acrylic polycarbonate and polyethylene glycol (polycarboxylate ether) is introduced into a 20% solution of a block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide.

В предварительно подготовленный раствор ПАВ при постоянном перемешивании дозируется эпоксидная смола с помощью системы подачи высокотемпературных материалов. Дозирование твердой смолы проводят при температуре выше температуры ее размягчения на 5-15°С (70÷110°С). Вязкость по Брукфильду эпоксидной смолы при дозировании составляет не более 25000 мПа×сек.An epoxy resin is dosed into a previously prepared surfactant solution with constant stirring using a high-temperature material supply system. Dosing of solid resin is carried out at a temperature above its softening temperature by 5-15 ° C (70 ÷ 110 ° C). The Brookfield viscosity of the epoxy at dosing is not more than 25,000 mPa × s.

В случае наличия органического растворителя в рецептуре (составы 4, 5, 8, 9) он вводится в разогретую жидкую эпоксидную смолу. При введении органического растворителя в количестве до 10-15 масс. ч. на 100 масс. ч. смолы температура подаваемой смолы может быть снижена на 20-40° - до 40÷80°С.In the presence of an organic solvent in the formulation (formulations 4, 5, 8, 9), it is introduced into a heated liquid epoxy resin. With the introduction of an organic solvent in an amount of up to 10-15 mass. hours per 100 mass. including resin the temperature of the supplied resin can be reduced by 20-40 ° - up to 40 ÷ 80 ° C.

Вязкость подаваемой смолы/раствора смолы определяется, в том числе и количеством вводимого растворителя (при наличии в составе), и временем термостатирования смолы. После загрузки эпоксидной смолы диспергирование осуществляется со скоростью 1000-4500 об/мин (окружная скорость должна быть не менее 20 м/с, предпочтительнее, от 25 до 40 м/с) в течение 10-30 мин. Вязкость расплава смолы/раствора расплава смолы (указанная в примерах) определяет технологичность процесса диспергирования (продукт с большей вязкостью тяжелее перекачивать и диспергировать с указанной скоростью). Снижение окружной скорости до 20 м/с и менее не позволит получить дисперсию с размером частиц менее 1 мкм).The viscosity of the supplied resin / resin solution is determined, including the amount of solvent introduced (if present), and the temperature of the resin. After loading the epoxy resin, the dispersion is carried out at a speed of 1000-4500 rpm (peripheral speed should be at least 20 m / s, preferably from 25 to 40 m / s) for 10-30 minutes The viscosity of the resin melt / resin melt solution (indicated in the examples) determines the processability of the dispersion process (a product with a higher viscosity is harder to pump and disperse at a specified speed). A decrease in peripheral speed to 20 m / s and less will not allow to obtain a dispersion with a particle size of less than 1 μm).

Далее полидисперсная система может быть разбавлена водой до необходимой концентрации (как правило, содержание сухого остатка в данных системах составляет от 45 до 65%). После добавления воды дисперсия перемешивается не менее 20-25 мин со скоростью до 1000 об/мин.Further, the polydisperse system can be diluted with water to the required concentration (as a rule, the solids content in these systems is from 45 to 65%). After adding water, the dispersion is mixed for at least 20-25 minutes at a speed of up to 1000 rpm.

Примеры 10-12. Водные дисперсии на основе высокомолекулярных твердых эпоксидных смол с EEW=1500÷2500 г/экв.Examples 10-12. Aqueous dispersions based on high molecular weight solid epoxy resins with EEW = 1500 ÷ 2500 g / equiv.

Данные дисперсии получают способом, описанным для примеров с органическим растворителем (4, 5, 8, 9). Вязкость по Брукфильду раствора эпоксидной смолы при дозировании составляет не более 20000 мПа×сек. С учетом более высокой температуры размягчения применяемых смол (100÷135°С) в данных системах необходимо использовать растворители с более высокой температурой кипения, например, диацетоновый спирт DAA (Т°кип~170°С). Температура раствора высокомолекулярной эпоксидной смолы при дозировании составляет 50÷80°С).These dispersions are obtained by the method described for the examples with an organic solvent (4, 5, 8, 9). The Brookfield viscosity of the epoxy solution at dosing is not more than 20,000 mPa × s. Given the higher softening temperature of the used resins (100 ÷ 135 ° C) in these systems, it is necessary to use solvents with a higher boiling point, for example, diacetone alcohol DAA (T ° bp ~ 170 ° C). The temperature of the solution of high molecular weight epoxy at dosing is 50 ÷ 80 ° C).

На этапе введения смолы в водный раствор ПАВ количество воды определяется получением высококонцентрированных дисперсий с содержанием сухого остатка (массовой доли нелетучих веществ) не менее 60%.At the stage of introducing the resin into the aqueous surfactant solution, the amount of water is determined by obtaining highly concentrated dispersions with a solids content (mass fraction of non-volatiles) of at least 60%.

После загрузки всех компонентов диспергирование осуществляется со скоростью 2000-4500 об/мин (окружная скорость должна быть не менее 20 м/с, предпочтительнее от 25 до 40 м/с) в течение 10-30 мин.After loading all the components, the dispersion is carried out at a speed of 2000-4500 rpm (peripheral speed should be at least 20 m / s, preferably from 25 to 40 m / s) for 10-30 minutes.

Полидисперсная система также может быть разбавлена водой до необходимой концентрации (как правило, содержание сухого остатка в данных системах составляет от 40 до 55 мас. %).The polydisperse system can also be diluted with water to the required concentration (as a rule, the solids content in these systems is from 40 to 55 wt.%).

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Из результатов, представленных в таблице 2 видно, что описанные способы получения водных дисперсий эпоксидных смол позволили получить дисперсии, образующие при высыхании нелипкие, а в случае использования смол с EEW>650 г/экв. - твердые пленки.From the results presented in table 2 it is seen that the described methods for producing aqueous dispersions of epoxy resins allowed to obtain dispersions that are non-sticky when dried, and in the case of using resins with EEW> 650 g / equiv. - hard films.

Дисперсии на основе твердых эпоксидных смол с EEW=400÷700 г/экв., полученные в примерах 1-5, могут быть рекомендованы к использованию в качестве пленкообразователей в составах замасливателей для производства непрерывного ровинга для композиционных материалов на основе термореактивных связующих (эпоксидных, винилэфирных, полиэфирных). При этом использование смол с более высоким EEW будет способствовать повышению прочности композитов на основе ровинга с данным пленкообразователем.Dispersions based on solid epoxies with EEW = 400 ÷ 700 g / equiv., Obtained in examples 1-5, can be recommended for use as film formers in sizing compositions for the production of continuous roving for composite materials based on thermosetting binders (epoxy, vinyl ester) polyester). At the same time, the use of resins with a higher EEW will increase the strength of roving-based composites with this film former.

Дисперсии на основе средне- и высокомолекулярных твердых эпоксидных смол с EEW=650÷2000 г/экв. могут быть рекомендованы для производства рубленого ровинга для наполнения термопластичных связующих.Dispersions based on medium and high molecular weight solid epoxy resins with EEW = 650 ÷ 2000 g / equiv. can be recommended for the production of chopped roving for filling thermoplastic binders.

Полученные дисперсии характеризуются сухим остатком от 45 до 70%, стабильностью, широким диапазоном изменения дисперсности - средний размер частиц изменяется от 200 нм до 1,2 мкм, вязкости (в зависимости от сухого остатка и дисперсности вязкость по Брукфильду изменяется от 200 мПа×с до 80000 мПа×с), рН (составляет от 3,0 до 9,0).The resulting dispersions are characterized by a dry residue of 45 to 70%, stability, a wide range of dispersion changes - the average particle size varies from 200 nm to 1.2 μm, viscosity (depending on the dry residue and dispersion, Brookfield viscosity varies from 200 MPa × s to 80,000 mPa × s), pH (from 3.0 to 9.0).

Использование дисперсий с рН=3-6 может представлять интерес для замасливающих композиций, содержащих компоненты, имеющие кислую среду, и склонных к быстрому расслоению при совмещении со слабощелочным пленкообразователем.The use of dispersions with pH = 3-6 may be of interest for sizing compositions containing components having an acidic environment and prone to rapid delamination when combined with a slightly alkaline film former.

Срок хранения зависит от состава и характеристик дисперсий и составляет от 9-12 до 24 месяцев.The shelf life depends on the composition and characteristics of the dispersions and ranges from 9-12 to 24 months.

Таким образом, использование предложенных композиций и технологических способов получения позволяет получить стабильные дисперсии различной концентрации с хорошей коллоидно-химической устойчивостью (седиментационной и агрегативной), различной степенью твердости не липкой пленки (после удаления растворителей), что расширяет области применения пленкообразователей в составах замасливающих композиций для неорганических и углеродных волокон.Thus, the use of the proposed compositions and technological methods of obtaining allows us to obtain stable dispersions of various concentrations with good colloidal chemical stability (sedimentation and aggregative), various degrees of hardness of a non-sticky film (after solvent removal), which expands the field of application of film formers in the compositions of sizing compositions for inorganic and carbon fibers.

Claims (4)

1. Способ получения водной эпоксидной дисперсии методом прямого диспергирования эпоксидной смолы с эпоксидным вес-эквивалентом от 400 г/экв. до 2500 г/экв., предварительно переведенной в жидкое состояние путем нагрева выше температуры размягчения, в водном растворе поверхностно-активных веществ, выбранных из группы, состоящей из блок-сополимера этиленоксида и пропиленоксида и/или сополимера акрилового поликарбоксилата и полиэтиленгликоля, при следующем соотношении основных компонентов (мас. ч.):1. A method of obtaining an aqueous epoxy dispersion by direct dispersion of an epoxy resin with an epoxy weight equivalent of 400 g / eq. up to 2500 g / equiv., previously converted into a liquid state by heating above the softening temperature, in an aqueous solution of surfactants selected from the group consisting of a block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide and / or a copolymer of acrylic polycarboxylate and polyethylene glycol, in the following ratio main components (parts by weight): Эпоксидная смолаEpoxy resin 100100 Блок-сополимер этиленоксида иBlock copolymer of ethylene oxide and пропиленоксидаpropylene oxide 4-154-15 Сополимер акрилового поликарбоксилата Acrylic Polycarboxylate Copolymer и полиэтиленгликоляand polyethylene glycol 0-100-10 ВодаWater 70-16070-160
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в разогретую жидкую эпоксидную смолу вводят органический растворитель в количестве 5,0-25,0 мас. ч. на 100 мас. ч. эпоксидной смолы.2. The method according to p. 1, characterized in that the organic solvent is introduced into the heated liquid epoxy resin in an amount of 5.0-25.0 wt. hours per 100 wt. including epoxy resin. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что используют органический растворитель с температурой кипения, превышающей температуру размягчения эпоксидной смолы не менее чем на 30-40°С.3. The method according to p. 2, characterized in that they use an organic solvent with a boiling point exceeding the softening temperature of the epoxy resin by at least 30-40 ° C.
RU2019109528A 2019-04-01 2019-04-01 Method of producing aqueous epoxy dispersion RU2699100C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019109528A RU2699100C1 (en) 2019-04-01 2019-04-01 Method of producing aqueous epoxy dispersion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019109528A RU2699100C1 (en) 2019-04-01 2019-04-01 Method of producing aqueous epoxy dispersion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2699100C1 true RU2699100C1 (en) 2019-09-03

Family

ID=67851775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019109528A RU2699100C1 (en) 2019-04-01 2019-04-01 Method of producing aqueous epoxy dispersion

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2699100C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022211653A1 (en) * 2021-03-29 2022-10-06 Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "РЕКОН" Method for producing an aqueous epoxy dispersion

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2092505C1 (en) * 1995-03-20 1997-10-10 Акционерное общество Научно-производственное объединение "Стеклопластик" Method for production of epoxy dispersion
RU2154081C1 (en) * 1999-01-12 2000-08-10 Открытое акционерное общество Ярославский научно-исследовательский институт лакокрасочной промышленности Method of epoxy emulsion
RU2165946C2 (en) * 1999-07-16 2001-04-27 Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Method of preparing aqueous emulsion epoxy composition
BY12535C1 (en) * 2008-07-14 2009-10-30
RU2388772C2 (en) * 2004-11-10 2010-05-10 Дау Глобал Текнолоджиз Инк. Epoxide resins having impact viscosity increased by amphilic block-copolymer, and coatings with high content of solid substance and hardened under normal conditions, made from said resins
RU2587091C1 (en) * 2014-12-30 2016-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "РЕКОН" Method of producing aqueous epoxy emulsion

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2092505C1 (en) * 1995-03-20 1997-10-10 Акционерное общество Научно-производственное объединение "Стеклопластик" Method for production of epoxy dispersion
RU2154081C1 (en) * 1999-01-12 2000-08-10 Открытое акционерное общество Ярославский научно-исследовательский институт лакокрасочной промышленности Method of epoxy emulsion
RU2165946C2 (en) * 1999-07-16 2001-04-27 Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Method of preparing aqueous emulsion epoxy composition
RU2388772C2 (en) * 2004-11-10 2010-05-10 Дау Глобал Текнолоджиз Инк. Epoxide resins having impact viscosity increased by amphilic block-copolymer, and coatings with high content of solid substance and hardened under normal conditions, made from said resins
BY12535C1 (en) * 2008-07-14 2009-10-30
RU2587091C1 (en) * 2014-12-30 2016-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "РЕКОН" Method of producing aqueous epoxy emulsion

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022211653A1 (en) * 2021-03-29 2022-10-06 Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "РЕКОН" Method for producing an aqueous epoxy dispersion

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4415682A (en) Stable aqueous epoxide resin dispersion, a process for its preparation, and its use
DE3643751A1 (en) STABLE AQUEOUS EPOXY RESIN DISPERSIONS, METHOD FOR THE PRODUCTION AND USE THEREOF
EP0051483A1 (en) Stable aqueous epoxy dispersions
JP2000504372A (en) Epoxy-amine adducts for use as emulsifiers for epoxy resins; aqueous-based epoxy resin dispersions and methods for their preparation
US4115328A (en) Process for making stable solvent-free, aqueous epoxy resin dispersions
KR101699187B1 (en) Epoxy resins and silane aqueous co-dispersions and the uses thereof
EP3039050A1 (en) Curable asphalt composition
CA1339432C (en) High polymer content silicone emulsions
RU2699100C1 (en) Method of producing aqueous epoxy dispersion
US6080807A (en) Solvent-free polyester emulsions
US5500461A (en) Stable waterborne epoxy resin dispersion containing micronized DICY
RU2587091C1 (en) Method of producing aqueous epoxy emulsion
FR3040059A1 (en) USE OF A LOW VISCOSITY BIS-ANHYDROHEXITOL ETHERS COMPOSITION AS A REACTIVE DILUENT FOR CROSS-LINKABLE COMPOSITIONS OF RESINS, ADHESIVES, COATINGS AND COMPOSITE MATRIXES
EP1095087B1 (en) Self-dispersing hardenable epoxy resins
Abdelwahab et al. Epoxidized pine oil‐siloxane: Crosslinking kinetic study and thermomechanical properties
JP2002533491A (en) Self-dispersing curable epoxy resin
US20170066919A1 (en) Resin dispersion
CN104562693B (en) Carbon fiber complex emulsions sizing agent of low surface tension and high grain size stability and preparation method thereof
EP0768348A2 (en) Aqueous coating composition based on solvent-poor modified epoxy resin dispersions
WO2022211653A1 (en) Method for producing an aqueous epoxy dispersion
EP1102802B1 (en) Hardener for epoxide resins
JP6368878B1 (en) Method for producing aqueous silicone resin emulsion for preparing coating composition
WO1993021250A1 (en) Aqueous hardeners for epoxy resin systems
RU2642564C1 (en) Method for producing of unsaturated polyester resins aqueous emulsion
WO2021042285A1 (en) Self-emulsifying epoxy composition and the coating composition prepared from the same