CN101003664B - 水性酚醛环氧树脂乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性涂料乳液及其制备方法，尤其涉及水性酚醛环氧树脂乳液及其制备方法。水性酚醛环氧树脂乳液，该水性酚醛环氧树脂乳液按重量百分比计由去离子水40％～60％、环氧乳化剂10％～20％和酚醛环氧树脂20％～40％制备获得，其中所述的环氧乳化剂按重量百分比由双酚F环氧树脂40％～60％、聚乙二醇醚10％～30％、烷基酚聚氧乙烯醚10％～40％、催化剂5％～10％反应制备获得。本发明通过以上的技术方案提供一种漆膜性能好，生产成本低的水性酚醛环氧树脂乳液。本发明另外还提供了水性酚醛环氧树脂乳液的制备方法。

Description

水性酚醛环氧树脂乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水性涂料乳液及其制备方法，尤其涉及水性酚醛环氧树脂乳液及其制备方法。

背景技术

国内涂料工业，5，1997，P16研究了在有机溶剂中，以环氧树脂为母体，自由基引发甲基丙烯酸，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯及苯乙烯，接枝共聚反应。然后加氨水成盐，制得水性环氧涂料。该研究仅能提高涂层的耐冲击性，不能室温固化。

功能高分子学报，6，2000，P141，发表了以聚乙二醇-邻苯二甲酸酐-环氧树脂多元嵌段共聚体为乳化剂，将提供了环氧树脂乳化成水包油稳定水基乳液。测定了体系电导率和体系稳定性，仅提供了环氧树脂乳化的理论基础。

应用化学，17，1，2000，P57，研究了化学改性环氧树脂水基涂料。把环氧树脂溶解在乙二醇丁醚和乙醇混合溶剂中，与氨基苯甲酸进行反应，产物用乙醇胺中和，加水制成乳液。涂膜在鼓风中80℃干燥8小时。该涂膜不能在室温固化，应用受到限制。

美国专利US4315044公开了通过双酚A型环氧树脂、双酚A聚乙二醇缩水甘油醚和乙二醇单醚，用三苯基磷作催化剂，于155～166℃高温反应，合成自乳化环氧。其制备工艺复杂，催化剂很贵，实际生产有很大困难。

美国专利US.5244856公开了分子量为300～400的双酚A环氧树脂，聚丙二醇缩水甘油醚，双酚A，硬脂肪二元酸，多元酸，单元酸和特丁基酚，用三苯基膦乙酸乙酯为催化剂在165～200℃反应得到复合环氧树脂，在含有非离子表面活性剂的水中乳化。在23℃，涂膜7天固化。该专利乳化稳定性欠佳，而且固化温度和固化时间还需要进一步调整。

中国发明专利(公开号为CN1415680A)公开了环氧树脂乳液由环氧树脂经反应性乳化剂乳化制备获得，反应性乳化剂是由环氧树脂与具有表面活性的聚醚二元醇在路易斯酸催化剂存在下反应生成的、端基分别为环氧基和氢基的聚合物型乳化剂，固含量为40％～50％。该专利采用路易斯酸作为反应性乳化剂的催化剂，催化剂的作用是对化学反应有促进作用，其组成反应前后不变。但路易斯酸不能从反应产物中提出，留在反应性乳化剂中，并会带到乳液或漆膜中，影响固化物的性能。

同时，专利中采用加入共溶剂的方式来降低环氧粘度，如采用丙二醇乙醚、丙二醇丁醚等这些溶剂，虽然对空气质量影响不大，但它们都是高沸点的溶剂(沸点＞100℃)，(水的沸点100℃)，在常温状态完全挥发需很长的时间，如果不能在漆膜表干后实干前完全挥发掉，当漆膜实干后这些溶剂会残留在漆膜中，影响性能。另外加入共溶剂，使生产成本也大大升高。

酚醛环氧树脂是一类多官能团环氧树脂，在其分子中有两个以上的环氧基，因此固化物的交联密度大，具有优良的耐热性、强度、模量、电绝缘性、耐水性和耐腐蚀性。广泛用于烘烤绝绝缘涂料，由于分子结构的特点，很难对其进行改性。到目前为止水性酚醛环氧树脂乳液涂料，还未见国内有报导。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种漆膜性能好，生产成本低的水性酚醛环氧树脂乳液。

本发明的另外一个目的是提供上述水性酚醛环氧树脂乳液的制备方法。

水性酚醛环氧树脂乳液，该水性酚醛环氧树脂乳液按重量百分比计由去离子水40％～60％、环氧乳化剂10％～20％和酚醛环氧树脂20％～40％制备获得，其中所述的环氧乳化剂按重量百分比由以下的组份反应制备获得：

双酚F环氧树脂       40％～60％

聚乙二醇醚          10％～30％

烷基酚聚氧乙烯醚    10％～40％

催化剂              5％～10％。

作为优选，该水性酚醛环氧树脂乳液按重量百分比计由去离子水40％～60％、环氧乳化剂15％～20％和酚醛环氧树脂25％～35％制备获得。

作为优选，所述的环氧乳化剂按重量百分比计由以下的组份反应制备获得：

双酚F环氧树脂       40％～60％

聚乙二醇醚          10％～20％

烷基酚聚氧乙烯醚    10％～30％

催化剂              5％～10％。

作为优选，所述的烷基酚聚氧乙烯醚为C1～C25烷基酚聚氧乙烯醚。

上述的水性酚醛环氧树脂乳液的制备方法，由以下的步骤组成：

a、将双酚F环氧树脂、聚乙二醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚、催化剂混合，在70～120℃的条件下反应3～4h，得到环氧乳化剂；

b、将上述的环氧乳化剂和酚醛环氧树脂材料混合，然后滴加入去离子水，乳化，制得水性酚醛环氧树脂乳液。

作为优选，上述的a步骤中的催化剂为芳香族二异氰酸酯树脂或三苯基膦。

本发明由于采用以上的技术方案，催化剂芳香族二异氰酸酯树脂或三苯基膦采用的是扩链剂的方式，扩链剂对反应具有促进作用，同时又可作为环氧乳化剂中的一分子接在环氧分子链上，因而环氧乳化剂中不存在游离的小分子(如催化剂)等影响漆膜的性能。

同时，本发明的水性酚醛环氧树脂乳液未加任何共溶剂，组分中除了能反应的组分外，剩余全部是水。在漆膜表干后，实干前这些水会全部挥发掉，而不会残留漆膜中，影响漆膜的性能。

另外，本发明制备的环氧乳化剂，采用两种非离子型的表面活性剂聚乙二醇醚和烷基酚聚氧乙烯醚，在表面活性剂的选择上充分考虑了乳液和固化剂的亲水亲油平衡值对环氧乳化剂乳化能力的影响，同时考虑到与水的混溶性的影响、两组分分子量的大小对环氧乳化剂性能的影响，制备出的环氧乳化剂为淡黄色透明树脂状，具有合理的粘度。在慢慢滴加水的条件下，制备出0.1-0.2μm的酚醛环氧微乳液。比专利CN1415680A所采用的方法制备的乳液粒径小一个数量级。作为分散体，粒径越小漆膜的性能越好。

具体实施方式

实施例1：

聚乙二醇醚              14.3g

烷基酚聚氧乙烯醚        15.3g

双酚F环氧树脂           65.2g

甲苯二异氰酸酯          3.45g

将上述材料中的将聚乙二醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚及双酚F环氧树脂加入到反应釜中，加热待其完全溶解后，加入甲苯二异氰酸酯，反应80～90℃条件下3小时后，得到环氧乳化剂。

取上述环氧乳化剂100g，酚醛环氧树脂160g加入到反应釜中，在常温条件混和均匀，在高速搅拌下，慢慢加入去离子水，直至相转变，配制成浓度为50％的乳液。

实施例2：

聚乙二醇醚          16.5g

烷基酚聚氧乙烯醚    17.1g

双酚F环氧树脂       59.2g

甲苯二异氰酸酯      3.85g

将上述材料中的将聚乙二醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚及双酚F环氧树脂加入到反应釜中，加热待其完全溶解后，在65℃条件下，加入甲苯二异氰酸酯，反应80-90℃条件下3小时后，得到环氧乳化剂。

取上述环氧乳化剂100g，酚醛环氧树脂160g加入到反应釜中，在常温条件混和均匀。在高速搅拌下，慢慢加入去离子水，直至相转变，配制成浓度为50％的乳液。

Claims (6)

1.水性酚醛环氧树脂乳液，其特征在于该水性酚醛环氧树脂乳液按重量百分比计由去离子水40％～60％、环氧乳化剂10％～20％和酚醛环氧树脂20％～40％制备获得，其中所述的环氧乳化剂按重量百分比由以下的组份反应制备获得：

双酚F环氧树脂             40％～60％

聚乙二醇醚                10％～30％

烷基酚聚氧乙烯醚          10％～40％

催化剂                    5％～10％；

所述的催化剂为芳香族二异氰酸酯树脂。

2.如权利要求1所述的水性酚醛环氧树脂乳液，其特征在于该水性酚醛环氧树脂乳液按重量百分比计由去离子水40％～60％、环氧乳化剂15％～20％和酚醛环氧树脂25％～35％制备获得，上述的水性酚醛环氧树脂乳液各成份的总和为100％。

3.如权利要求1或2所述的水性酚醛环氧树脂乳液，其特征在于所述的环氧乳化剂按重量百分比计由以下的组份反应制备获得：

双酚F环氧树脂               40％～60％

聚乙二醇醚                  10％～20％

烷基酚聚氧乙烯醚            10％～30％

催化剂                      5％～10％。

4.如权利要求1所述的水性酚醛环氧树脂乳液，其特征在于所述的烷基酚聚氧乙烯醚为C1～C25烷基酚聚氧乙烯醚。

5.如权利要求1所述的水性酚醛环氧树脂乳液的制备方法，由以下的步骤组成：

a、将双酚F环氧树脂、聚乙二醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚、催化剂混合，70～120℃的条件下反应3～4h，得到环氧乳化剂；b、将上述的环氧乳化剂和酚醛环氧树脂混合，然后滴加入去离子水，乳化，制得水性酚醛环氧树脂乳液。

6.如权利要求5所述的水性酚醛环氧树脂乳液的制备方法，其特征在于a步骤中的催化剂为芳香族二异氰酸酯树脂。