CN107629172A - 一种常温固化单组份水性环氧树脂分散体的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种常温固化单组份水性环氧树脂分散体的制备方法，将配方量的不饱和酸(酸酐)、环氧树脂充分搅拌，加入配方量的催化剂，获得环氧酯。将正丁醇、乙二醇丁醚溶和环氧酯的混合溶液在搅拌条件下2h内匀速缓慢滴加甲基丙烯酸、引发剂、双丙酮丙烯酰胺、丙烯酸丁酯和苯乙烯等的混合溶液；升温至110℃左右，恒温反应4h后；降温至50℃，加入有机胺中和，加水与己二酸二酰肼的混合物兑稀出料，获得一种常温固化单组份水性环氧树脂分散体。该发明所制备的水性环氧树脂具有突出的涂装性能，并能大幅度大量减少有机溶剂使用量，降低VOC排放。

Description

一种常温固化单组份水性环氧树脂分散体的制备方法

技术领域

本发明涉及一种常温固化单组份水性环氧树脂分散体的制备方法，属于水性树脂合成领域。

技术背景

环氧树脂具有优良的机械物理性能、粘结性能、工艺性能和涂装性能等，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。目前使用的环氧树脂多为双组份溶剂型，双组份型使用不变，在生产施工过程中挥发大量溶剂，对人类健康造成严重威胁。近年来，随着人们环保意识的增强和消费水平的提高，单组份水性环氧树脂成为备受关注的研究方向之一。常用的环氧树脂水性化方法有直接乳化法、相反转乳化法、自乳化法及固化剂乳化法，其中自乳化法所得的乳液粒径可以达到纳米级，储存稳定性好，施工性能佳。树脂成膜主要有内交联和外交联两种方式，常在加热或催化剂的作用下发生交联反应固化成膜。目前现有的单组份常温固化主要基于单一的固化机理，其综合性能尤其是耐水性还有待于提高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种常温固化单组份水性环氧树脂分散体的制备方法，以解决目前环氧树脂在单组份水性化常温固化方面的技术缺陷。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种常温固化单组份水性环氧树脂分散体的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将10-30重量份不饱和酸(酸酐)、100重量份环氧树脂在氮气保护下，100℃，搅拌均匀，然后加热至120±20℃，加入1重量份的催化剂，保温3-4小时，获得环氧酯。

(2)将环氧酯50重量份和正丁醇5-10重量份、乙二醇丁醚10-30重量份混合均匀，加热温度至110±10℃，搅拌条件下匀速滴加由5-20重量份甲基丙烯酸、1-2重量份引发剂、1-5重量份双丙酮丙烯酰胺、1-5重量份丙烯酸丁酯和5-30重量份苯乙烯组成的的混合溶液，2h内滴完；

(3)然后在110±10℃下继续保温4小时后，降温至50℃，加入有机胺中和至目标酸值10-30mgmgKOH/g。加入10重量份水与1-5重量份己二酸二酰肼组成的混合物，兑稀出料，获得常温单组份自水性环氧树脂分散体。

进一步地，步骤(1)中所述的不饱和酸(酸酐)为油酸、亚油酸、亚麻油、桐油、蓖麻油、顺丁烯二酸酐、苯酐等中一种或几种。

进一步地，步骤(1)中所述的环氧树脂为：E-51、E-44、E-20、E-12、E-06中的一种或几种。

进一步地，步骤(1)中所述的催化剂为：二月桂酸二丁基锡、二苯基膦、四乙基溴化铵、三乙胺等。

进一步地，步骤(4)中所述的引发剂为：过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁睛等；

进一步地，步骤(6)中所述的有机胺为：三乙胺、二乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺等。

本发明的有益效果在于：1.本发明中能够多种不饱和酸(酸酐)高效改性环氧树脂，实行了环氧树脂的水性化。2.本发明中引入不饱和酸中(酸酐)的双键固化和双丙酮丙烯酰胺-己二酸二酰肼固化的自交联的多重固化机理，实现了本发明的合成树脂的单组份常温固化，且由于交联度高，实现了环氧树脂突出的耐水性(24小时无异常)、快干性(2小时表干，24小时实干)、粘附性(0-1级)、硬度(HB)。

附图说明

图1本发明的工艺流程图；

图2为实施例1获得的树脂的外观；

图3为实施例1获得的树脂的红外光谱；

图4为实施例1涂膜外观。

具体实施方式

本发明采用多种不饱和酸和自交联功能单体和自乳化的水性化方法，联合使用酯化和接枝得方法对环氧树脂进行改性，获得了综合性能优良的常温固化单组份水性环氧树脂分散体。现结合实例，将本发明进一步详细叙述如下。

实施例1：

一种常温固化单组份水性环氧树脂分散体的制备方法，具体步骤如下：

(1)将14重量份亚麻油、1重量份顺丁烯二酸酐、100重量份E20环氧树脂加入到烧瓶中，并通入氮气保护，开始加热至100℃，开动搅拌器充分搅拌，待完全相溶后，在搅拌条件下加热至120±20℃，加入1重量份的二月桂酸二丁基锡，保温3-4小时，获得环氧酯。

(2)将5重量份正丁醇、15重量份乙二醇丁醚溶和50重量份环氧酯的混合溶液加入到带有搅拌器、温度计、冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中；

(3)在搅拌条件下2h内匀速缓慢滴加由10重量份甲基丙烯酸、1重量份过氧化苯甲酰、3重量份双丙酮丙烯酰胺、3重量份丙烯酸丁酯和30重量份苯乙烯等的混合溶液；

(4)继续保温4小时后，降温至50℃，加入N，N-二甲基乙醇胺中和至目标酸值15mgKOH/g。加10重量份水与3重量份己二酸二酰肼的组成的混合物兑稀出料，获得一种常温单组份水性环氧树脂分散体。

(5)将上述常温单组份水性环氧树脂分散体在马口铁上固化成膜后，测得涂膜的性能为表1所示。

图2为本实施例获得的树脂的外观；图3为本实施例获得的树脂的红外光谱；图4为本实施例的涂膜外观，可以看出，该树脂水溶好，形成漆膜的透明，附着力优异。

实施例2：

一种常温固化单组份水性环氧树脂分散体的制备方法，具体步骤如下：

(1)将30重量份油酸、100重量份E20环氧树脂加入到烧瓶中，并通入氮气保护，开始加热至100℃，开动搅拌器充分搅拌，待完全相溶后，在搅拌条件下加热至120±20℃，加入1重量份的四乙基溴化铵，保温3-4小时，获得环氧酯。

(2)将8重量份正丁醇、30重量份乙二醇丁醚溶和50重量份环氧酯的混合溶液加入到带有搅拌器、温度计、冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中；

(3)在搅拌条件下2h内匀速缓慢滴加由10重量份甲基丙烯酸、1重量份过氧化苯甲酰、5重量份双丙酮丙烯酰胺、5重量份丙烯酸丁酯和30重量份苯乙烯等的混合溶液；

(4)继续保温4小时后，降温至50℃，加入N，N-二甲基乙醇胺中和至目标酸值15mgKOH/g。加10重量份水与5重量份己二酸二酰肼的组成的混合物兑稀出料，获得一种常温单组份水性环氧树脂分散体。

(5)将上述常温单组份水性环氧树脂分散体在马口铁上固化成膜后，测得涂膜的性能为表1所示。

实施例3：

一种常温固化单组份水性环氧树脂分散体的制备方法，具体步骤如下：

(1)将10重量份苯酐、100重量份E-06环氧树脂加入到烧瓶中，并通入氮气保护，开始加热至100℃，开动搅拌器充分搅拌，待完全相溶后，在搅拌条件下加热至120±20℃，加入1重量份的四乙基溴化铵，保温3-4小时，获得环氧酯。

(2)将10重量份正丁醇、10重量份乙二醇丁醚溶和50重量份环氧酯的混合溶液加入到带有搅拌器、温度计、冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中；

(3)在搅拌条件下2h内匀速缓慢滴加由5重量份甲基丙烯酸、2重量份过氧化苯甲酰、1重量份双丙酮丙烯酰胺、1重量份丙烯酸丁酯和5重量份苯乙烯等的混合溶液；

(4)继续保温4小时后，降温至50℃，加入N，N-二甲基乙醇胺中和至目标酸值10mgKOH/g。加10重量份水与1重量份己二酸二酰肼的组成的混合物兑稀出料，获得一种常温单组份水性环氧树脂分散体。

(5)将上述常温单组份水性环氧树脂分散体在马口铁上固化成膜后，测得涂膜的性能为表1所示。

表1常温单组份水性环氧树脂分散体的主要技术性能

Claims (6)

1.一种常温固化单组份水性环氧树脂分散体的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)将10-30重量份不饱和酸(酸酐)、100重量份环氧树脂在氮气保护下，100℃，搅拌均匀，然后加热至120±20℃，加入1重量份的催化剂，保温3-4小时，获得环氧酯。

(2)将环氧酯50重量份和正丁醇5-10重量份、乙二醇丁醚10-30重量份混合均匀，加热温度至110±10℃，搅拌条件下匀速滴加由5-20重量份甲基丙烯酸、1-2重量份引发剂、1-5重量份双丙酮丙烯酰胺、1-5重量份丙烯酸丁酯和5-30重量份苯乙烯组成的的混合溶液，2h内滴完；

(3)然后在110±10℃下继续保温4小时后，降温至50℃，加入有机胺中和至目标酸值10-30mgmgKOH/g。加入10重量份水与1-5重量份己二酸二酰肼组成的混合物，兑稀出料，获得常温单组份自水性环氧树脂分散体。

2.根据权利要求1的所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的不饱和酸(酸酐)为：油酸、亚油酸、亚麻油、桐油、蓖麻油、顺丁烯二酸酐、苯酐等中一种或几种。

3.根据权利要求1的所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述的环氧树脂为：E-51、E-44、E-20、E-12、E-06中的一种或几种。

4.根据权利要求1的所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的催化剂为：二月桂酸二丁基锡、二苯基膦、四乙基溴化铵、三乙胺等。

5.根据权利要求1的所述的方法，其特征在于：步骤(4)中所述的引发剂为：过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁睛等。

6.根据权利要求1的所述的方法，其特征在于：步骤(6)中所述的有机胺为：三乙胺、二乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺等。