CN108912947A - 一种水性环氧乳液 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水性环氧乳液。该水性环氧乳液合成配方中各组分重量份为：环氧树脂50‑130份，磷酸0.05‑15份，聚醚1‑25份，催化剂0.005‑7份。本发明中提供的水性环氧乳液，成膜致密性好；保留了活性较强的环氧基团，可配合固化剂室温固化；引入了磷酸提高了水性环氧乳液与基材间的附着力以及水性环氧乳液的耐盐雾性能。

Description

一种水性环氧乳液
技术领域
本发明涉及防腐材料技术领域，具体而言，涉及一种水性环氧乳液。
背景技术
随着技术的发展，越来越多的树脂实现了水性化。环氧树脂具有较好的耐酸，耐碱，耐盐雾等性能，被广泛应用。自乳化环氧乳液使用便利，综合性能较好，更是引起人们关注。
环氧乳液中含有活泼的环氧基团，配合胺类固化剂可以室温固化，但施工时限较短，大都只有4个小时以内的适用期。另外，水性环氧乳液和溶剂型环氧树脂相比，对基材的润湿性差、附着力差、耐盐雾也较差。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种水性环氧乳液，旨在解决现有自乳化环氧乳液施工时限较短，润湿性、附着力及耐盐雾性较差的问题。
一个方面，本发明提出了一种水性环氧乳液，合成配方中各组分重量份为：环氧树脂50-130份，磷酸0.05-15份，聚醚1-25份，催化剂0.005-7份。
进一步地，上述水性环氧乳液中，合成配方中各组分重量份为：环氧树脂60-90份，磷酸0.1-10份，聚醚5-20份，催化剂0.01-5份。
进一步地，上述水性环氧乳液中，所述环氧树脂选自环氧当量在100-2000的双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和双酚S型环氧树脂中的至少一种。
进一步地，上述水性环氧乳液中，所述环氧树脂选自环氧当量在100-600的双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和双酚S型环氧树脂中的至少一种。
进一步地，上述水性环氧乳液中，所述聚醚选自分子量在100-20000的聚乙二醇醚和聚丙二醇醚中的至少一种。
进一步地，上述水性环氧乳液中，所述催化剂选自有机锡、N,N二甲基卞胺、三苯基膦、三氟化硼、过氧化硫酸钾和对甲苯磺酸中的至少一种。
另一方面，本发明还提出了一种水性环氧乳液的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)从配方中取部分环氧树脂放入反应容器中，再向反应容器中依次加入配方中的聚醚和催化剂，搅拌均匀后加热至30-150℃并保温1-7小时；(2)向上述反应容器中加入配方中剩余的环氧树脂，搅拌均匀，在30-150℃下，加入配方中的磷酸，再次搅拌均匀，保温0.5-6小时；(3)降温至25-100℃，加水乳化即得到水性环氧乳液。
本发明实施例提供的水性环氧乳液具有如下有益效果：成膜致密性好；保留了活性较强的环氧基团，可配合固化剂室温固化；引入了磷酸提高了水性环氧乳液与基材间的附着力以及水性环氧乳液的耐盐雾性能。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
本发明提供了一种水性环氧乳液，合成配方中各组分重量份为：环氧树脂50-130份，磷酸0.05-15份，聚醚1-25份，催化剂0.005-7份。优选地，合成配方中各组分重量份为：环氧树脂60-90份，磷酸0.1-10份，聚醚5-20份，催化剂0.01-5份。
其中，环氧树脂选自环氧当量在100-2000的双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和双酚S型环氧树脂中的至少一种。优选地，环氧树脂选自环氧当量在100-600的双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和双酚S型环氧树脂中的至少一种。进一步优选地，环氧树脂选自环氧当量在150-250的双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和双酚S型环氧树脂中的至少一种。例如，双酚A型环氧树脂可以为E51型环氧树脂、E44型环氧树脂等；双酚F型环氧树脂可以为NPEF170型环氧树脂、NPEF500型环氧树脂等。
聚醚选自分子量在100-20000的聚乙二醇醚和聚丙二醇醚中的至少一种。聚醚可以提供亲水基团使环氧树脂实现水性化，同时可以提高环氧树脂的柔韧性。
催化剂选自有机锡、N,N二甲基卞胺、三苯基膦、三氟化硼、过氧化硫酸钾和对甲苯磺酸中的至少一种。例如，有机锡可以选自二丁基锡二月桂酸酯，辛酸亚锡和二醋酸二丁基锡中的至少一种。
本发明还提供了一种水性环氧乳液的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)从配方中取部分环氧树脂放入反应容器中，再向反应容器中依次加入配方中的聚醚和催化剂，搅拌均匀后加热至30-150℃并保温1-7小时。优选地，步骤(1)中加热的温度为40-120℃，保温时间为2-5小时。具体实施时，可以将配方中的环氧树脂分成两部分分别加入反应容器中，每部分的重量份数可以根据实际情况进行确定，例如，可以先从配方中取6-45份环氧树脂放入反应容器中与其他原料进行反应。通过步骤(1)提供了亲水基团，使环氧树脂实现了水性化，同时提高了环氧树脂的柔韧性。
(2)向上述反应容器中加入配方中剩余的环氧树脂，搅拌均匀，在30-150℃下，加入配方中的磷酸，再次搅拌均匀，保温0.5-6小时。优选地，步骤(2)中保温的时间为1-5小时。通过步骤(2)得到了环氧磷酸酯树脂。
(3)降温至25-100℃，加水乳化即得到水性环氧乳液。优选地，降温的温度为40-80℃。通过步骤(3)得到了可用水分散的水性环氧乳液。
本发明中，一方面，聚醚提供了非离子体系，降低了反应物的反应速度，环氧树脂中的部分环氧基团参与了反应，一部分环氧基团未反应，可配合固化剂室温固化；另一方面，引入了极性较强的磷酸，磷酸基团与金属作用形成螯合物，提高了水性环氧乳液与基材间的附着力、水性环氧乳液与基材的润湿性以及水性环氧乳液的耐盐雾性能。此外，环氧树脂与磷酸、聚醚的相互作用形成自乳化乳液，粒径较小且分布均匀，使得水性环氧乳液的成膜致密性较好。
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
(1)准确称取配方中6克E51环氧树脂加入三口瓶中，再向三口瓶中依次加入5克聚乙二醇醚和0.01克三苯基膦，搅拌均匀后加热到30℃保温7小时；
(2)继续加入配方中剩余的44克E51环氧树脂，搅拌均匀，在30℃下，加入0.1克磷酸，再次搅拌均匀，保温6小时；
(3)降温至25℃，加20克水乳化即得到水性环氧乳液。
实施例2
(1)准确称取配方中45克E51环氧树脂与双酚F型环氧树脂(NPEF170)的混合物加入三口瓶中，再向三口瓶中依次加入20克聚乙二醇醚醚和5克辛酸亚锡，搅拌均匀后加热到120℃保温5小时；
(2)继续加入配方中剩余的20克E51环氧树脂与双酚F型环氧树脂(NPEF170)的混合物，搅拌均匀，在120℃下，加入10克磷酸，再次搅拌均匀，保温5小时；
(3)降温至80℃，加25克水乳化即得到水性环氧乳液
实施例3
(1)准确称取配方中45克E44环氧树脂加入三口瓶中，再向三口瓶中依次加入20克聚丙二醇醚与聚乙二醇醚的混合物，以及5克三氟化硼，搅拌均匀后加热到120℃保温1小时；
(2)继续加入配方中剩余的20克E44环氧树脂，搅拌均匀，在120℃下，加入10克磷酸，再次搅拌均匀，保温0.5小时。
(3)降温至100℃，加30克水乳化即得到水性环氧乳液。
实施例4
(1)准确称取配方中6克E44环氧树脂加入三口瓶中，再向三口瓶中依次加入5克聚丙二醇醚和0.01克三氟化硼，搅拌均匀后加热到40℃保温6小时；
(2)继续加入配方中剩余的54克E44环氧树脂，搅拌均匀，在40℃下，加入0.1克磷酸，再次搅拌均匀，保温2小时。
(3)降温至30℃，加35克水乳化即得到水性环氧乳液。
实施例5
(1)准确称取配方中30克双酚F型环氧树脂(NPEF170)加入三口瓶中，再向三口瓶中依次加入15克聚乙二醇醚和0.01克三苯基膦，搅拌均匀后加热到150℃保温2小时；
(2)继续加入配方中剩余的20克双酚F型环氧树脂(NPEF170)，搅拌均匀，在150℃下，加入5克磷酸，再次搅拌均匀，保温1小时。
(3)降温至90℃，加30克水乳化即得到水性环氧乳液。
实施例6
(1)准确称取配方中30克E44环氧树脂加入三口瓶中，再向三口瓶中依次加入10克聚丙二醇醚和0.005克N,N二甲基卞胺，搅拌均匀后加热到40℃保温2小时；
(2)继续加入配方中剩余的30克E44环氧树脂，搅拌均匀，在40℃下，加入0.05克磷酸，再次搅拌均匀，保温3小时；
(3)降温至30℃，加40克水乳化即得到水性环氧乳液。
实施例7
(1)准确称取配方中40克E51环氧树脂加入三口瓶中，再向三口瓶中依次加入25克聚乙二醇醚和5克过氧化硫酸钾，搅拌均匀后加热到60℃，保温2小时；
(2)继续加入配方中剩余的90克E51环氧树脂，搅拌均匀，在60℃下，加入15克磷酸，再次搅拌均匀，保温5小时；
(3)降温至40℃，加45克水乳化即得到水性环氧乳液。
实施例8
(1)准确称取配方中40克E44环氧树脂加入三口瓶中，再向三口瓶中依次加入1克聚丙二醇醚和6克对甲苯磺酸，搅拌均匀后加热到40℃保温3小时；
(2)继续加入配方中剩余的50克E44环氧树脂，搅拌均匀，在40℃下，加入7克磷酸，再次搅拌均匀，保温4小时；
(3)降温至25℃，加30克水乳化即得到水性环氧乳液。
实施例9
(1)准确称取配方中30克E51环氧树脂加入三口瓶中，再向三口瓶中依次加入13克聚乙二醇醚以及7克二丁基锡二月桂酸酯与辛酸亚锡的混合物，搅拌均匀后加热到80℃保温6小时；
(2)继续加入配方中剩余的45克E51环氧树脂，搅拌均匀，在80℃下，加入8克磷酸，再次搅拌均匀，保温4小时；
(3)降温至60℃，加35克水乳化即得到水性环氧乳液。
实施例10
(1)准确称取配方中30克双酚F型环氧树脂(NPEF500)加入三口瓶中，再向三口瓶中依次加入12克聚乙二醇醚和4克二醋酸二丁基锡，搅拌均匀后加热到60℃保温2小时；
(2)继续加入配方中剩余的30克双酚F型环氧树脂(NPEF500)，搅拌均匀，在60℃下，加入6克磷酸，再次搅拌均匀，保温2小时；
(3)降温至40℃，加40克水乳化即得到水性环氧乳液。
将上述实施例1-实施例10提供的水性环氧乳液与固化剂配合后，进行性能测试，其中，环氧树脂与固化剂(北京阳光汇德环保科技有限公司固化剂EG040)的配比按照理论计算，即：环氧基团的摩尔数与固化剂中活泼氢的摩尔数之比为1:1，测试环境为标准环境，即：温度为23～25℃，湿度为50～55；测试基材为碳钢板，膜厚为65微米，80℃烘烤30分钟，标准环境下保养7天后测试涂膜性能。结果见表1：
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种水性环氧乳液，其特征在于，合成配方中各组分重量份为：环氧树脂50-130份，磷酸0.05-15份，聚醚1-25份，催化剂0.005-7份。
2.根据权利要求1所述的水性环氧乳液，其特征在于，合成配方中各组分重量份为：环氧树脂60-90份，磷酸0.1-10份，聚醚5-20份，催化剂0.01-5份。
3.根据权利要求1或2所述的水性环氧乳液，其特征在于，所述环氧树脂选自环氧当量在100-2000的双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和双酚S型环氧树脂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的水性环氧乳液，其特征在于，所述环氧树脂选自环氧当量在100-600的双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和双酚S型环氧树脂中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的水性环氧乳液，其特征在于，所述环氧树脂选自环氧当量在150-250的双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和双酚S型环氧树脂中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的水性环氧乳液，其特征在于，所述聚醚选自分子量在100-20000的聚乙二醇醚和聚丙二醇醚中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的水性环氧乳液，其特征在于，所述催化剂选自有机锡、N,N二甲基卞胺、三苯基膦、三氟化硼、过氧化硫酸钾和对甲苯磺酸中的至少一种。
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