CN104231233A - 水溶性自固化环氧树脂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种水溶性自固化环氧树脂是以海因环氧树脂和有机钛螯合物为原料制备，具体步骤：配制一定浓度的海因环氧树脂水溶液，将一定量的海因环氧树脂水溶液和有机钛螯合物混合，在一定温度下搅拌一段时间，冷却后即可得到水溶性自固化环氧树脂。海因环氧树脂和有机钛螯合物的质量比为：2～10:1。本发明的效果是用海因环氧树脂和有机钛螯合物在加热条件下搅拌混合即可制备出水溶性自固化环氧树脂。海因环氧树脂应用时需外加固化剂才可固化，本发明制备的水溶性自固化环氧树脂不但能完全溶于水中，可在加热条件下自固化，无需外加固化剂，而且这种自固化环氧树脂的固化膜具有优异的物理机械性能和耐有机溶剂性能，本发明为高效制备水溶性自固化环氧树脂提供了一种很简单易行的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种水溶性自固化环氧树脂及制备方法。
背景技术
环氧树脂固化物具有优良的粘结性、耐热性、耐化学药品性、电绝缘性及机械性能，是目前世界上最为广泛、最为重要的防腐涂料之一(Sorensen PA,Kiil S,Johansen K D,et al.Anticorrosive coatings:a review[J].Journal ofCoatings Technology and Research,2009,6(2):135-176.)。溶剂型环氧树脂涂料中含有大量可挥发性有机化合物(VOC)，造成很大环境污染，严重危害人类健康。而水性环氧树脂涂料是以水作溶剂或分散介质，具有低VOC排量、低可燃性、低毒等优点，符合现代社会生态环境的高要求，逐渐成为近年来研究的热点(Elmore J D,Kincaid D S,Komar P C,et al.Waterborne epoxyprotective coatings for metal[J].Journal of Coatings Technology,2002,74(9):63-72.)。水性树脂涂料大体可分为水分散性和水溶性两大类，而水分散性环氧树脂固化膜的耐化学品性能较溶剂型环氧树脂固化膜差。Wegmann等人(Wegmann A.Chemical resistance of waterborne epoxy/amine coatings[J].Progress in Organic Coatings,1997,32(1-4):231-239.)经研究发现，由于水分散性环氧树脂体系是水乳液体系，固化不完全导致成膜不均匀是其耐化学品性能较差的主要原因。水溶性环氧树脂体系为分子级分散状的真溶液，是均相体系，类似于溶剂型环氧树脂体系的特征，成膜结构均匀、致密。水溶性环氧树脂涂料体系中不含乳化剂或离子基团，稳定性好，能真正达到零VOC排放，是绿色环保涂料，非常具有研发的必要。
海因环氧树脂是由海因或其衍生物经缩水甘油化而得到的含有五元二氮杂环的新型特种水溶性环氧树脂。海因环氧树脂除了具有良好的电绝缘性能、耐热性、耐化学品性、耐磨性等优点外，还有具有耐候性好、阻燃性好和粘度低等优异的性能，已广泛用于电子封装材料、阻燃材料、绝缘材料、材料抗菌剂、防污涂料等，而海因环氧树脂在这些领域应用时，需要外加固化进行固化。区别于外加固化剂进行水溶性海因环氧树脂的固化，本发明提出一种水溶性自固化环氧树脂及其制备方法，以期应用于防腐涂料领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水溶性自固化环氧树脂及制备方法，以利于该水溶性自固化环氧树脂能够溶于水中，且在一定温度下能自固化，无需外加固化剂，固化物具有优异的物理机械性能和耐化学品性能。
本发明提供的一种水溶性自固化环氧树脂是以海因环氧树脂和有机钛螯合物为原料制备，具体步骤：配制一定浓度的海因环氧树脂水溶液，将一定量的海因环氧树脂水溶液和有机钛螯合物混合，在一定温度下搅拌一段时间，冷却后即可得到水溶性自固化环氧树脂。海因环氧树脂和有机钛螯合物的质量比为：2～10:1。
本发明的效果是用海因环氧树脂和有机钛螯合物在加热条件下搅拌混合即可制备出水溶性自固化环氧树脂。海因环氧树脂应用时需外加固化剂才可固化，而本发明制备的水溶性自固化环氧树脂不但能完全溶于水中，可在加热条件下自固化，无需外加固化剂，而且这种自固化环氧树脂的固化膜具有优异的物理机械性能和耐有机溶剂性能，本发明为高效制备水溶性自固化环氧树脂提供了一种很简单易行的方法。
具体实施方式
结合实施例对本发明的水溶性自固化环氧树脂及制备方法加以说明。
实施例1
将18g的海因环氧树脂溶于12g蒸馏水中配制浓度为60％的海因环氧树脂水溶液，将上述海因环氧树脂水溶液加入烧杯中，在磁力搅拌下按照海因环氧树脂和有机钛螯合物的质量比为5:1加入3.6g二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯，在30℃水浴中搅拌0.5h，冷却后即可得到水溶性自固化环氧树脂。
实施例2
将9g的海因环氧树脂溶于21g蒸馏水中配制浓度为30％的海因环氧树脂水溶液，将上述海因环氧树脂水溶液加入烧杯中，在磁力搅拌下按照海因环氧树脂和有机钛螯合物的质量比为2:1加入4.5g二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯，在90℃水浴中搅拌3h，冷却后即可得到水溶性自固化海氧树脂。
实施例3
将24g的海因环氧树脂溶于6g蒸馏水中配制浓度为80％的海因环氧树脂水溶液，将上述海因环氧树脂水溶液加入烧杯中，在磁力搅拌下按照海因环氧树脂和有机钛螯合物的质量比为10:1加入2.4g二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯，在40℃水浴中搅拌1h，冷却后即可得到水溶性自固化环氧树脂。
实施例4
将18g的海因环氧树脂溶于12g蒸馏水中配制浓度为60％的海因环氧树脂水溶液，将上述海因环氧树脂水溶液加入烧杯中，在磁力搅拌下按照海因环氧树脂和有机钛螯合物的质量比为5:1加入3.6g二(二乙醇胺)钛酸二异丙酯，在30℃水浴中搅拌0.5h，冷却后即可得到水溶性自固化环氧树脂。
实施例5
将18g的海因环氧树脂溶于12g蒸馏水中配制浓度为60％的海因环氧树脂水溶液，将上述海因环氧树脂水溶液加入烧杯中，在磁力搅拌下按照海因环氧树脂和有机钛螯合物的质量比为5:1加入3.6g螯合型乳酸钛酸酯，在30℃水浴中搅拌0.5h，冷却后即可得到水溶性自固化环氧树脂。
以上五种方法都能得到水溶性自固化环氧树脂。依国家标准对实施例1合成的水溶性自固化环氧树脂进行机械物理性能，结果如表1所示，固化膜具有优异的各项物理机械性能。用浸渍法对固化膜的耐化学品性能进行表征，将固化膜分别浸渍在甲苯、丙酮、乙醇、柴油和二甲苯等有机溶剂中，于室温下放置3个月，观察固化膜有无起泡、开裂及破坏等异常变化，结果如表2所示。
表1.水溶性自固化环氧树脂固化膜的物理机械性能
表2.水溶性自固化环氧树脂固化膜的物理机械性能
Claims (4)
1.一种水溶性自固化环氧树脂，其特征是：该环氧树脂的成分包括海因环氧树脂和有机钛螯合物，所述的海因环氧树脂和有机钛螯合物的质量比为：2～10:1。
2.根据权利要求1所述的水溶性自固化环氧树脂，其特征是：所述水溶性自固化环氧树脂物理机械性能指标是：附着力为1级、柔韧性为≤1mm、冲击强度为≥50kg.cm、铅笔硬度为2H。
3.一种权利要求1所述的水溶性自固化环氧树脂的制备方法，该方法包括以下步骤：
①配制质量浓度为30％～80％的海因环氧树脂水溶液，将上述海因环氧树脂水溶液加入烧杯中；
②在磁力搅拌下按照所述海因环氧树脂和有机钛螯合物的质量比向上述海因环氧树脂中加入一定量的有机钛螯合物；
③将上述混合物在30℃～90℃水浴中搅拌0.5h～3h；
④室温冷却，得到水溶性自固化环氧树脂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：所述的有机钛螯合物为二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯或二(二乙醇胺)钛酸二异丙酯或螯合型乳酸钛酸酯水溶性有机钛螯合物。
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