CN105885609A - 一种水性环氧涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性环氧涂料及其制备方法，该涂料由如下重量份配比的原料制成：水，300～340份；环氧树脂，220～240份；磷酸，1～3份；甲基丙烯酸乙酯，12～16份；丙烯酸丁酯，8～12份；苯乙烯，11～15份；丙烯腈，1～3份；丙烯酸，3～7份；过氧化苯甲酰，4～6份；环已酮，25～35份；正丁醇，40～50份；乙二醇单甲醚，20～30份；N‑羟甲基丙烯酰胺，2～4份；N,N‑二甲基乙醇胺，1～3份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共4～6份，重量份之比为3～5:1。本发明提供的水性环氧涂料具有优异的耐水性、耐盐雾性、耐酸性和耐碱性。

Description

一种水性环氧涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于化工涂料领域，具体涉及一种水性环氧涂料及其制备方法。

背景技术

水溶性高分子化合物又称水溶性树脂或水溶性聚合物，是一种亲水性的高分子材料，在水中能溶解或溶胀而形成溶液或分散液。水溶性树脂涂料是以水溶性树脂或不同类型的分散树脂为基料的涂料，因而也常称为水基涂料。水溶性树脂性涂料不仅制造过程不使用溶剂、施工过程不排放有机溶剂，而且要完全符合国际流行的4E(经济、环保、高效、性能卓越)原则，因而，水溶性树脂涂料的发展呈现了良好的前景，已经形成了水溶性树脂涂料工业。

水溶性树脂涂料的基本组成为不同形式的水溶性树脂(高分子)、颜料、填料和有关助剂，在施工应用过程中以水做稀释剂。水溶性高分子可以分为天然水溶性高分子、半合成水溶性高分子和合成水溶性高分子三大类。

天然水溶性高分子以植物或动物为原料，通过物理过程或物理化学的方法提取而得。这类产品最常见的有淀粉类、海藻类、植物胶、动物胶和微生物胶质等。藻蛋白酸钠、阿拉伯胶、胍胶、骨胶、明胶、干酪素、黄芪胶等都是这类天然化合物的代表。

半合成水溶性高分子由天然物质经化学改性而得。改性纤维素和改性淀粉是主要的两大类。常见的品种有：羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、磷酸酯淀粉、氧化淀粉、羧甲基淀粉、双醛淀粉等。

合成类水溶性高分子有加聚类和缩聚类两种。加聚类产物有聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚马来酸酐、聚乙烯吡咯焼酮等，缩聚类产物有水溶性环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂等。

合成树脂之所以能溶于水，是由于在聚合物的分子链上含有一定数量的强亲水性基团，例如含有羧基、羟基、氨基、配基、酰氨基等。它们仅可部分溶于水中，只有进一步成盐或皂化反应，使水溶性树脂绝大多数以中和成盐或其他的形式获得更好的水溶性。其类型如下：①带有氨基的聚合物以羧酸中和成盐；②带有羧酸基团的聚合物以胺中和成盐；③破坏氢键，例如使纤维素甲基化制成甲基纤维素；④皂化，例如聚乙酸乙烯酷皂化可得到聚乙烯醇。为了提高树脂的水溶性，调节水溶性漆的黏度和漆膜的流平性，必须加入少量的亲水性有机溶剂如低级的醇和醚醇类，通常称这种溶剂为助溶剂。它既能溶解高分子树脂，本身又能溶解于水中。为使树脂能全部溶解，需要正确地选择所用的助溶剂。助溶剂的选择亦需考虑所用胺的性能。实践证明采用仲丁醇作助溶剂得到的溶液黏度小，且有较好的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种水性环氧涂料，本发明提供的水性环氧涂料具有优异的耐水性、耐盐雾性、耐酸性和耐碱性；制备方法条件温和，工艺简单。

上述目的是通过如下技术方案得以实现的：

一种水性环氧涂料，由如下重量份原料制成：水，300～340份；环氧树脂，220～240份；磷酸，1～3份；甲基丙烯酸乙酯，12～16份；丙烯酸丁酯，8～12份；苯乙烯，11～15份；丙烯腈，1～3份；丙烯酸，3～7份；过氧化苯甲酰，4～6份；环已酮，25～35份；正丁醇，40～50份；乙二醇单甲醚，20～30份；N-羟甲基丙烯酰胺，2～4份；N,N-二甲基乙醇胺，1～3份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共4～6份，重量份之比为3～5:1。

进一步地，所述的水性环氧涂料由如下重量份配比的原料制成：水，320份；环氧树脂，230份；磷酸，2份；甲基丙烯酸乙酯，14份；丙烯酸丁酯，10份；苯乙烯，13份；丙烯腈，2份；丙烯酸，5份；过氧化苯甲酰，5份；环已酮，30份；正丁醇，45份；乙二醇单甲醚，25份；N-羟甲基丙烯酰胺，3份；N,N-二甲基乙醇胺，2份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共5份，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为4:1。

进一步地，所述的水性环氧涂料由如下重量份配比的原料制成：水，300份；环氧树脂，220份；磷酸，1份；甲基丙烯酸乙酯，12份；丙烯酸丁酯，8份；苯乙烯，11份；丙烯腈，1份；丙烯酸，3份；过氧化苯甲酰，4份；环已酮，25份；正丁醇，40份；乙二醇单甲醚，20份；N-羟甲基丙烯酰胺，2份；N,N-二甲基乙醇胺，1份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共4份，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为3:1。

进一步地，所述的水性环氧涂料由如下重量份配比的原料制成：水，340份；环氧树脂，240份；磷酸，3份；甲基丙烯酸乙酯，16份；丙烯酸丁酯，12份；苯乙烯，15份；丙烯腈，3份；丙烯酸，7份；过氧化苯甲酰，6份；环已酮，35份；正丁醇，50份；乙二醇单甲醚，30份；N-羟甲基丙烯酰胺，4份；N,N-二甲基乙醇胺，3份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共6份，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为5:1。

上述水性环氧涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，将环氧树脂放于反应瓶中，加入环己酮、正丁醇、乙二醇单甲醚混合溶剂，搅拌升温至混合物呈透明状；

步骤S2，在100～110℃恒温，滴加磷酸，0.5h滴完；

步骤S3，回流3～4h，使磷酸与相应的环氧基团反应完全；

步骤S4，降温至90～95℃，滴加丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯，1h滴完，恒温回流2～3h；

步骤S5，降温至80～85℃，滴加苯乙烯、丙烯腈、过氧化苯甲酰、三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚，再滴加内交联固化剂N-羟甲基丙烯酰胺，恒温反应1.5～2.5h；

步骤S6，降温至55～65℃，加入N,N-二甲基乙醇胺，用水稀释即得。

本发明的优点：

本发明提供的水性环氧涂料具有优异的耐水性、耐盐雾性、耐酸性和耐碱性；本发明提供的制备方法条件温和，工艺简单。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

实施例1：水性环氧涂料的制备

原料配比：

水，320份；环氧树脂，230份；磷酸，2份；甲基丙烯酸乙酯，14份；丙烯酸丁酯，10份；苯乙烯，13份；丙烯腈，2份；丙烯酸，5份；过氧化苯甲酰，5份；环已酮，30份；正丁醇，45份；乙二醇单甲醚，25份；N-羟甲基丙烯酰胺，3份；N,N-二甲基乙醇胺，2份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共5份，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为4:1。磷酸为市售85％分析纯磷酸。

制备方法：

步骤S1，将环氧树脂放于反应瓶中，加入环己酮、正丁醇、乙二醇单甲醚混合溶剂，搅拌升温至混合物呈透明状；

步骤S2，在100～110℃恒温，滴加磷酸，0.5h滴完；

步骤S3，回流3～4h，使磷酸与相应的环氧基团反应完全；

步骤S4，降温至90～95℃，滴加丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯，1h滴完，恒温回流2～3h；

步骤S5，降温至80～85℃，滴加苯乙烯、丙烯腈、过氧化苯甲酰、三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚，再滴加内交联固化剂N-羟甲基丙烯酰胺，恒温反应1.5～2.5h；

步骤S6，降温至55～65℃，加入N,N-二甲基乙醇胺，用水稀释即得。

实施例2：水性环氧涂料的制备

原料配比：

水，300份；环氧树脂，220份；磷酸，1份；甲基丙烯酸乙酯，12份；丙烯酸丁酯，8份；苯乙烯，11份；丙烯腈，1份；丙烯酸，3份；过氧化苯甲酰，4份；环已酮，25份；正丁醇，40份；乙二醇单甲醚，20份；N-羟甲基丙烯酰胺，2份；N,N-二甲基乙醇胺，1份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共4份，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为3:1。磷酸为市售85％分析纯磷酸。

制备方法：

步骤S1，将环氧树脂放于反应瓶中，加入环己酮、正丁醇、乙二醇单甲醚混合溶剂，搅拌升温至混合物呈透明状；

步骤S2，在100～110℃恒温，滴加磷酸，0.5h滴完；

步骤S3，回流3～4h，使磷酸与相应的环氧基团反应完全；

步骤S4，降温至90～95℃，滴加丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯，1h滴完，恒温回流2～3h；

步骤S5，降温至80～85℃，滴加苯乙烯、丙烯腈、过氧化苯甲酰、三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚，再滴加内交联固化剂N-羟甲基丙烯酰胺，恒温反应1.5～2.5h；

步骤S6，降温至55～65℃，加入N,N-二甲基乙醇胺，用水稀释即得。

实施例3：水性环氧涂料的制备

原料配比：

水，340份；环氧树脂，240份；磷酸，3份；甲基丙烯酸乙酯，16份；丙烯酸丁酯，12份；苯乙烯，15份；丙烯腈，3份；丙烯酸，7份；过氧化苯甲酰，6份；环已酮，35份；正丁醇，50份；乙二醇单甲醚，30份；N-羟甲基丙烯酰胺，4份；N,N-二甲基乙醇胺，3份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共6份，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为5:1。磷酸为市售85％分析纯磷酸。

制备方法：

步骤S1，将环氧树脂放于反应瓶中，加入环己酮、正丁醇、乙二醇单甲醚混合溶剂，搅拌升温至混合物呈透明状；

步骤S2，在100～110℃恒温，滴加磷酸，0.5h滴完；

步骤S3，回流3～4h，使磷酸与相应的环氧基团反应完全；

步骤S4，降温至90～95℃，滴加丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯，1h滴完，恒温回流2～3h；

步骤S5，降温至80～85℃，滴加苯乙烯、丙烯腈、过氧化苯甲酰、三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚，再滴加内交联固化剂N-羟甲基丙烯酰胺，恒温反应1.5～2.5h；

步骤S6，降温至55～65℃，加入N,N-二甲基乙醇胺，用水稀释即得。

实施例4：水性环氧涂料的制备

原料配比：

水，320份；环氧树脂，230份；磷酸，2份；甲基丙烯酸乙酯，14份；丙烯酸丁酯，10份；苯乙烯，13份；丙烯腈，2份；丙烯酸，5份；过氧化苯甲酰，5份；环已酮，30份；正丁醇，45份；乙二醇单甲醚，25份；N-羟甲基丙烯酰胺，3份；N,N-二甲基乙醇胺，2份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共5份，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为3:1。磷酸为市售85％分析纯磷酸。

制备方法：

步骤S1，将环氧树脂放于反应瓶中，加入环己酮、正丁醇、乙二醇单甲醚混合溶剂，搅拌升温至混合物呈透明状；

步骤S2，在100～110℃恒温，滴加磷酸，0.5h滴完；

步骤S3，回流3～4h，使磷酸与相应的环氧基团反应完全；

步骤S4，降温至90～95℃，滴加丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯，1h滴完，恒温回流2～3h；

步骤S5，降温至80～85℃，滴加苯乙烯、丙烯腈、过氧化苯甲酰、三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚，再滴加内交联固化剂N-羟甲基丙烯酰胺，恒温反应1.5～2.5h；

步骤S6，降温至55～65℃，加入N,N-二甲基乙醇胺，用水稀释即得。

实施例5：水性环氧涂料的制备

原料配比：

水，320份；环氧树脂，230份；磷酸，2份；甲基丙烯酸乙酯，14份；丙烯酸丁酯，10份；苯乙烯，13份；丙烯腈，2份；丙烯酸，5份；过氧化苯甲酰，5份；环已酮，30份；正丁醇，45份；乙二醇单甲醚，25份；N-羟甲基丙烯酰胺，3份；N,N-二甲基乙醇胺，2份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共5份，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为5:1。磷酸为市售85％分析纯磷酸。

制备方法：

步骤S1，将环氧树脂放于反应瓶中，加入环己酮、正丁醇、乙二醇单甲醚混合溶剂，搅拌升温至混合物呈透明状；

步骤S2，在100～110℃恒温，滴加磷酸，0.5h滴完；

步骤S3，回流3～4h，使磷酸与相应的环氧基团反应完全；

步骤S4，降温至90～95℃，滴加丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯，1h滴完，恒温回流2～3h；

步骤S5，降温至80～85℃，滴加苯乙烯、丙烯腈、过氧化苯甲酰、三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚，再滴加内交联固化剂N-羟甲基丙烯酰胺，恒温反应1.5～2.5h；

步骤S6，降温至55～65℃，加入N,N-二甲基乙醇胺，用水稀释即得。

实施例6：实施例1对比，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为2:1

原料配比：

水，320份；环氧树脂，230份；磷酸，2份；甲基丙烯酸乙酯，14份；丙烯酸丁酯，10份；苯乙烯，13份；丙烯腈，2份；丙烯酸，5份；过氧化苯甲酰，5份；环已酮，30份；正丁醇，45份；乙二醇单甲醚，25份；N-羟甲基丙烯酰胺，3份；N,N-二甲基乙醇胺，2份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共5份，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为2:1。磷酸为市售85％分析纯磷酸。

制备方法：

步骤S1，将环氧树脂放于反应瓶中，加入环己酮、正丁醇、乙二醇单甲醚混合溶剂，搅拌升温至混合物呈透明状；

步骤S2，在100～110℃恒温，滴加磷酸，0.5h滴完；

步骤S3，回流3～4h，使磷酸与相应的环氧基团反应完全；

步骤S4，降温至90～95℃，滴加丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯，1h滴完，恒温回流2～3h；

步骤S5，降温至80～85℃，滴加苯乙烯、丙烯腈、过氧化苯甲酰、三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚，再滴加内交联固化剂N-羟甲基丙烯酰胺，恒温反应1.5～2.5h；

步骤S6，降温至55～65℃，加入N,N-二甲基乙醇胺，用水稀释即得。

实施例7：实施例1对比，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为6:1

原料配比：

水，320份；环氧树脂，230份；磷酸，2份；甲基丙烯酸乙酯，14份；丙烯酸丁酯，10份；苯乙烯，13份；丙烯腈，2份；丙烯酸，5份；过氧化苯甲酰，5份；环已酮，30份；正丁醇，45份；乙二醇单甲醚，25份；N-羟甲基丙烯酰胺，3份；N,N-二甲基乙醇胺，2份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共5份，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为6:1。磷酸为市售85％分析纯磷酸。

制备方法：

步骤S1，将环氧树脂放于反应瓶中，加入环己酮、正丁醇、乙二醇单甲醚混合溶剂，搅拌升温至混合物呈透明状；

步骤S2，在100～110℃恒温，滴加磷酸，0.5h滴完；

步骤S3，回流3～4h，使磷酸与相应的环氧基团反应完全；

步骤S4，降温至90～95℃，滴加丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯，1h滴完，恒温回流2～3h；

步骤S5，降温至80～85℃，滴加苯乙烯、丙烯腈、过氧化苯甲酰、三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚，再滴加内交联固化剂N-羟甲基丙烯酰胺，恒温反应1.5～2.5h；

步骤S6，降温至55～65℃，加入N,N-二甲基乙醇胺，用水稀释即得。

实施例8：性能测试

对实施例1～7制备的水性环氧涂料进行性能测试。

实施例2、3制备的水性环氧涂料与实施例4、5制备的水性环氧涂料性能相似。从上表测试结果可以看出，本发明提供的水性环氧涂料具有优异的耐水性、耐盐雾性、耐酸性和耐碱性，这可能与配方中三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚重量份之比有关。

上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (5)

1.一种水性环氧涂料，其特征在于，由如下重量份配比的原料制成：水，300～340份；环氧树脂，220～240份；磷酸，1～3份；甲基丙烯酸乙酯，12～16份；丙烯酸丁酯，8～12份；苯乙烯，11～15份；丙烯腈，1～3份；丙烯酸，3～7份；过氧化苯甲酰，4～6份；环已酮，25～35份；正丁醇，40～50份；乙二醇单甲醚，20～30份；N-羟甲基丙烯酰胺，2～4份；N,N-二甲基乙醇胺，1～3份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共4～6份，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为3～5:1。

2.根据权利要求1所述的水性环氧涂料，其特征在于，由如下重量份配比的原料制成：水，320份；环氧树脂，230份；磷酸，2份；甲基丙烯酸乙酯，14份；丙烯酸丁酯，10份；苯乙烯，13份；丙烯腈，2份；丙烯酸，5份；过氧化苯甲酰，5份；环已酮，30份；正丁醇，45份；乙二醇单甲醚，25份；N-羟甲基丙烯酰胺，3份；N,N-二甲基乙醇胺，2份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共5份，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为4:1。

3.根据权利要求1所述的水性环氧涂料，其特征在于，由如下重量份配比的原料制成：水，300份；环氧树脂，220份；磷酸，1份；甲基丙烯酸乙酯，12份；丙烯酸丁酯，8份；苯乙烯，11份；丙烯腈，1份；丙烯酸，3份；过氧化苯甲酰，4份；环已酮，25份；正丁醇，40份；乙二醇单甲醚，20份；N-羟甲基丙烯酰胺，2份；N,N-二甲基乙醇胺，1份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共4份，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为3:1。

4.根据权利要求1所述的水性环氧涂料，其特征在于，由如下重量份配比的原料制成：水，340份；环氧树脂，240份；磷酸，3份；甲基丙烯酸乙酯，16份；丙烯酸丁酯，12份；苯乙烯，15份；丙烯腈，3份；丙烯酸，7份；过氧化苯甲酰，6份；环已酮，35份；正丁醇，50份；乙二醇单甲醚，30份；N-羟甲基丙烯酰胺，4份；N,N-二甲基乙醇胺，3份；三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚共6份，三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚的重量份之比为5:1。

5.权利要求1～4任一所述的水性环氧涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤S1，将环氧树脂放于反应瓶中，加入环己酮、正丁醇、乙二醇单甲醚混合溶剂，搅拌升温至混合物呈透明状；

步骤S2，在100～110℃恒温，滴加磷酸，0.5h滴完；

步骤S3，回流3～4h，使磷酸与相应的环氧基团反应完全；

步骤S4，降温至90～95℃，滴加丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯，1h滴完，恒温回流2～3h；

步骤S5，降温至80～85℃，滴加苯乙烯、丙烯腈、过氧化苯甲酰、三乙醇胺和十四烷醇聚氧乙烯醚，再滴加内交联固化剂N-羟甲基丙烯酰胺，恒温反应1.5～2.5h；

步骤S6，降温至55～65℃，加入N,N-二甲基乙醇胺，用水稀释即得。