CN103834260A - 一种非离子型水性环氧树脂乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非离子型水性环氧树脂乳液，主要由以下物质制成，其质量百分比为：环氧树脂40%~80%，环氧树脂乳化剂8%~16%，去离子水10%~50%，环氧稀释剂0%~5%；其中环氧树脂乳化剂主要由以下物质制成，其质量百分比为：环氧树脂10%~30%，端氨基聚醚30%~60%，单环氧化合物10%~20%，有机溶剂10%~50%。本发明的乳化剂由环氧树脂、端氨基聚醚、单环氧化合物反应制备，端基为环氧基，能参与固化成膜反应，对漆膜性能影响较小，中间接有疏水侧链，具有表面活性剂作用，具有乳化效果好、粘度低的优点。本发明采用环氧基和氨基反应，反应温度低，不需要催化剂，制备工艺流程简单。

Description

一种非离子型水性环氧树脂乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工涂料技术领域，具体涉及一种非离子型水性环氧树脂乳液及其制备方法。 

背景技术

环氧树脂具有高强度、渗透性强、耐化腐蚀等优点广泛用于工业涂料领域。近年来随着人们对环境保护的要求日益迫切和严格，开发环境友好型的水性环氧树脂体系及相关涂料已成为新的研究方向。 

目前已报道水性环氧树脂乳液的制备方法主要有离子型和非离子型，离子型一般通过加入有机酸或碱中和成盐增加亲水性，其缺点在于耐水性差、有机酸的存在会使金属机体产生闪锈现象；另外，当与碱性颜填料共同使用时，会对涂料稳定性产生影响。非离子型有中国专利CN101205296A，采用聚醚二元醇与环氧树脂摩尔比1:1反应，得水白色固体状乳化剂，该方法使用三氟化硼乙醚作催化剂，其在空中遇湿气立即水解，分解时生成剧毒的氟化氢烟雾，对生产设备及操作要求较高，美国专利USP5602193采用端羧基聚醚和环氧通过酯化反应引入亲水基团制备环氧乳化剂，该乳化剂中酯易水解，造成其制备的环氧树脂乳液不稳定。 

发明内容

针对现有技术中上述不足，本发明采用环氧树脂与使用单环氧化合物封端的氨基聚醚反应制备环氧树脂乳化剂，然后再用该乳化剂乳化环氧树脂的技术路线，提供一种非离子型水性环氧树脂乳液及其制备方法。 

本发明通过如下技术方案实现的： 

一种非离子型水性环氧树脂乳液，含有通式为

  

的环氧树脂乳化剂；

其中E的结构为：

 

M的结构为:

 

R为：C_xH_y     0 <x<20 ,0<y<45。

进一步的，所述的乳化剂主要由以下物质制成，其质量百分比为： 

环氧树脂            10%~30%，

 端氨基聚醚         30%~60%，

 单环氧化合物      10%~20%，

 有机溶剂            10%~50%。

进一步的，所述环氧树脂为环氧当量为100～1000的双酚A型、双酚F型环氧树脂的一种或几种混合物。 

进一步的，所述端氨基聚醚为平均分子量为600~5000。 

进一步的，所述端氨基聚醚为ED-600、ED-900、ED-2003系列中的一种或几种。 

进一步的，所述单环氧基化合物为十二至十四烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚等中的一种。 

进一步的，所述有机溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚或乙二醇丁醚中的一种。 

一种非离子型水性环氧树脂乳液，主要由以下物质制成，其质量百分比为： 

环氧树脂             40%~80%，

 环氧树脂乳化剂    8%~16%，

 去离子水             10%~50%，

 环氧稀释剂          0%~5%。

进一步的，所述环氧稀释剂为十二至十四烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、1、4丁二醇二缩水甘油醚等中的一种或几种混合物。 

制备所述非离子型水性环氧树脂乳液的方法，具体步骤为： 

1.环氧树脂乳化剂的制备： 

(1)在反应装置中，加入所述的端氨基聚醚，升温至40～90℃； 

(2)滴加单环氧化合物，恒温反应2～5h； 

(3)步骤(2)反应完成后降温至室温，加入环氧树脂，升温至40～90℃反应2～5h，反应完成即得环氧树脂乳化剂。 

 2. 非离子型水性环氧树脂乳液的制备： 

（1）将1制备的环氧树脂乳化剂及环氧树脂、环氧活性稀释剂按所述比例加热混合；

（2）在高速剪切下缓慢滴加去离子水，加完后继续分散5~20min，即得一种非离子型水性环氧树脂乳液。

相对于现有技术，本发明具有如下优点： 

(1)本发明的在乳化剂是环氧树脂、端氨基聚醚、单环氧化合物反应制备的端基为环氧基的乳化剂，能参与固化成膜反应，对漆膜性能影响较小。

(2)本发明采用环氧基和氨基反应，反应在较低的温度下进行，不需要催化剂，增加生产的可操控性和安全性。 

(3)本发明制得环氧乳化剂为环氧树酯与聚醚交替连接的主链，中间接有疏水侧链，具有表面活性剂作用，具有乳化效果好、粘度低的优点。 

(4)本发明还具有制备工艺流程简单的特点。 

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明： 

实施例1

按下列组分及其占总物料的质量百分比进行原料准备：

组分                                     质量百分比（wt.%）

E-51                                      46%

环氧树脂乳化剂                   10%

去离子水                                40% 

十二到十四烷基缩水甘油醚         4%  

其中所述的环氧树脂乳化剂组分和组分质量百分比含量如下：

E-51                                   12%                      

ED-2003                              40%

十二到十四烷基缩水甘油醚       12%

丙二醇甲醚                            36%

在装有回流、加热和搅拌装置的反应器中，投入40g端氨基聚醚ED-2003和36g丙二醇甲醚溶液,升温至60~70℃滴加12g十二到十四烷基缩水甘油醚，30min滴加完成，并控温在80~90℃反应3h，反应结束降温至室温，加入12g环氧树脂E-51，并控温在80~90℃反应3h，得水性环氧树脂乳化剂。

将上述制备的环氧树脂乳化剂10g、环氧树脂E-51 46g、十二到十四烷基缩水甘油醚4g混合均匀，在高速剪切作用下滴加去离子水40g，即得到一种乳白色的非离子型水性环氧树脂乳液,固含量56、粘度1100mpa·s/25℃、环氧值0.25。 

本环氧树脂的乳液的使用： 

甲组分：本环氧树脂乳液  乙组分：BANCO 900

将甲组份：乙组分=1:1(当量比),混合并搅拌均匀,涂于试板. 实施例1水性环氧树脂乳液固化后的漆膜性能如表1所示:

检测项目	性能
		表干时间/h	<3
实干时间/h	<12
		铅笔硬度/H	1
柔韧性，mm	0
		耐冲击性，kg.cm	≥50
附着力，级	0

表1

实施例2

按下列组分及其占总物料的质量百分比进行原料准备：

组分                               质量百分比（wt.%）

E-44                               45%

环氧树脂乳化剂                15%

去离子水                         35% 

丁基缩水甘油醚                5%  

其中所述的环氧树脂乳化剂组分和组分质量百分比含量如下：

E-44                               20%                      

ED-900                            30%

丁基缩水甘油醚                 13%

丙二醇甲醚                       37%          

 在装有回流、加热和搅拌装置的反应器中，投入30g端氨基聚醚ED-900和37g丙二醇甲醚溶液,升温至65~75℃滴加13g丁基缩水甘油醚，30min滴加完成，并控温在80~90℃反应3h，反应结束降温至室温，加入20g环氧树脂E-44，并控温在80~90℃反应3h，得水性环氧树脂乳化剂。

将上述制备的环氧树脂乳化剂15g、环氧树脂E-44 45g、丁基缩水甘油醚5g加热混合均匀，在高速剪切作用下滴加去离子水35g，即得到一种乳白色的非离子型水性环氧树脂乳液,固含量59、粘度1100mpa·s/25℃、环氧值0.22。 

本环氧树脂的乳液的使用： 

甲组分：本环氧树脂乳液  乙组分：BANCO 900

将甲组份：乙组分=1:1(当量比),混合并搅拌均匀,涂于试板。实施例2水性环氧树脂乳液固化后的漆膜性能如表2所示：

检测项目	性能
		表干时间/h	<3
实干时间/h	<12
		铅笔硬度/H	1
柔韧性，mm	1
		耐冲击性，kg.cm	≥50
附着力，级	0

表2

实施例3

按下列组分及其占总物料的质量百分比进行原料准备：

组分                               质量百分比（wt.%）

E-51                               67%

环氧树脂乳化剂                16%

去离子水                         17% 

 环氧稀释剂                      0%

其中所述的环氧树脂乳化剂组分和组分质量百分比含量如下：

E-51                               26%                      

ED-600                            30%

丁基缩水甘油醚                 19%

丙二醇甲醚                       25%

在装有回流、加热和搅拌装置的反应器中，投入30g端氨基聚醚ED-600和25g丙二醇甲醚溶液,升温至65~75℃滴加19g丁基缩水甘油醚，30min滴加完成，并控温在80~90℃反应3h，反应结束降温至室温，加入26g环氧树脂，并控温在80~90℃反应3h，得水性环氧树脂乳化剂。

将上述制备的环氧树脂乳化剂16g、环氧树脂67g混合均匀，在高速剪切作用下滴加去离子水17g，即得到一种乳白色的非离子型水性环氧树脂乳液,固含量79、粘度1900mpa·s/25℃、环氧值0.35。 

本环氧树脂的乳液的使用： 

甲组分：本环氧树脂乳液  乙组分：BANCO 900

将甲组份：乙组分=1.2:1(当量比),混合并搅拌均匀,涂于试板。实施例3水性环氧树脂乳液固化后的漆膜性能如表3所示：

检测项目	性能
		表干时间/h	<3
实干时间/h	<12
		铅笔硬度/H	2
柔韧性，mm	1
		耐冲击性，kg.cm	≥50
附着力，级	0

表3

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，并不限制本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (11)

1.一种非离子型水性环氧树脂乳液，含有通式为

的环氧树脂乳化剂；

其中E的结构为：

M的结构为:

R为：C_xH_y     0 <x<20 ,0<y<45。

2.根据权利要求1所述非离子型水性环氧树脂乳液，其特征在于，主要由以下物质制成，其质量百分比为：

环氧树脂              40%~80%，

环氧树脂乳化剂     8%~16%，

去离子水              10%~50%，

环氧稀释剂           0%~5%。

3.根据权利要求2所述非离子型水性环氧树脂乳液，其特征在于，所述环氧稀释剂为十二至十四烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、1、4丁二醇二缩水甘油醚等中的一种或几种混合物。

4.权利要求1所述的环氧树脂乳化剂，主要由以下物质制成，其质量百分比为：

环氧树脂          10%~30%，

端氨基聚醚        30%~60%，

单环氧化合物      10%~20%，

有机溶剂             10%~50%。

5.根据权利要求4所述环氧树脂乳化剂，其特征在于，所述环氧树脂为环氧当量为100～1000的双酚A型、双酚F型环氧树脂的一种或几种混合物。

6.根据权利要求4所述环氧树脂乳化剂，其特征在于，所述端氨基聚醚为平均分子量为600~5000。

7.根据权利要求6所述环氧树脂乳化剂，其特征在于，所述端氨基聚醚为 ED-600、ED-900、ED-2003系列中的一种或几种。

8.根据权利要求4所述环氧树脂乳化剂，其特征在于，所述单环氧基化合物为十二至十四烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚等中的一种。

9.根据权利要求2所述环氧树脂乳化剂，其特征在于，所述有机溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚或乙二醇丁醚中的一种。

10.制备权利要求4-9之一所述的环氧树脂乳化剂的方法，具体步骤为：

（1）在反应装置中，加入所述的端氨基聚醚，升温至40~90℃；

（2）滴加单环氧化合物，恒温反应2~5h；

（3）步骤（2）反应完成后降温至室温，加入环氧树脂，升温至40~90℃反应2~5h，反应完成即得环氧树脂乳化剂。

11.制备权利要求1-3之一所述的非离子型水性环氧树脂乳液的方法，具体步骤为：

（1）将权利要求10制备的环氧树脂乳化剂及环氧树脂、环氧活性稀释剂按所述比例加热混合；加热温度为50℃；

（2）在高速剪切下缓慢滴加去离子水，加完后继续分散5~20min，即得一种非离子型水性环氧树脂乳液。