CN113061232A - 一种生物质多元酸改性环氧乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质多元酸改性环氧乳液及其制备方法，其中，所述环氧乳液由以下组分组成：100重量份环氧树脂、10‑30重量份生物质多元酸、0.1‑0.5重量份催化剂，1‑5重量份改性剂、1‑5重量份乳化剂、1‑5份pH调节剂和100‑300重量份去离子水。本发明中的生物质多元酸是通过油酸合成得到的，取代了传统的环氧乳液中对环氧树脂的改性一般使用丙烯酸、马来酸酐等小分子酸，具有长的柔性主链和7个碳的长侧链，长的主链赋予漆膜良好的柔韧性，同时其侧链上的烷基链结构，有助于提高漆膜的耐水性和光泽度。另外这种生物质多元酸的结构上还带有双键结构，能够提高环氧涂料在烘烤固化后的交联度，从而提高漆膜的耐盐雾性能。
Description
技术领域
本发明主要涉及涂料树脂技术领域，具体涉及一种生物质多元酸改性环氧乳液及其制备方法。
背景技术
环氧树脂与金属具有较好的粘接性，对水和一些化学品表现出较好的耐性，双组份的环氧树脂与固化剂进行交联后，可形成结构致密的，附着力高的、耐腐蚀性能佳的漆膜，因而环氧树脂被广泛应用于海洋等金属钢材的重防腐领域。而近年来，随着国家相关法律法规的限制和人们环保意识的增强，溶剂型的环氧树脂产品的市场份额逐渐的减少，而取而代之的是水性环氧树脂的相关产品。水性环氧树脂是指在乳化剂的作用下将环氧树脂以粒子状态分散在水中的一种树脂。通常水性环氧树脂制备方法有自乳化法和外加乳化剂法。自乳化法制备出的水性环氧树脂稳定性好，粒径小，但一般会导致漆膜的耐水性差。而外加乳化剂法制备工艺简单，成本低，合成的乳液粒径偏大一般在几百个纳米甚至在微米级，分散稳定性较差，但是也有一定的实际应用的价值。
由于环氧树脂粘度很大，传统的改性方法都或多或少的加入溶剂对其进行稀释，然后再对溶剂进行抽提，工艺复杂同时产品中残留的溶剂会带来污染，如专利CN104311797公开了一种水性环氧乳液的制备方法，先将正丁醇稀释的环氧树脂加热到60-80℃，边搅拌边滴加乳酸和催化剂，滴加完后升温值80-100℃反应2-4h后降温至65-85℃，加入三乙醇胺中和得到了粒径在98纳米稳定分散的水性环氧树脂乳液，再如专利CN102174172 公开了一种水性松香基环氧树脂的制备方法，将100份松香基环氧树脂预聚体用溶剂稀释至合适粘度后与环状酸酐或者多异氰酸酯反应后，加碱中和后得到一种具有优良的耐候性水性松香环氧树脂涂料，上述专利在制备过程中都引入了溶剂，在树脂乳液制备和使用过程中会造成环境污染和对人体的危害。
发明内容
本发明主要提供了一种生物质多元酸改性环氧乳液及其制备方法，用以解决上述背景技术中提出的技术问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种生物质多元酸改性环氧乳液，包括以下组分：100重量份环氧树脂、10-30重量份生物质多元酸、0.1-0.5重量份催化剂，1-5重量份改性剂、1-5重量份乳化剂、1-5重量份pH调节剂和100-300重量份去离子水。
优选的，所述环氧树脂为E12、E20、E44、E51中的至少一种。
优选的，所述生物质多元酸为油酸二聚酸、油酸三聚酸中的至少一种。
优选的，所述催化剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的至少一种。
优选的，所述改性剂为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。
优选的，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚中的至少一种。
优选的，所述的pH调节剂为二乙醇胺、三乙醇胺、APM95中的至少一种。
本发明还公开了一种生物质多元酸改性环氧乳液的制备方法，包括以下步骤：
1）反应釜通氮气，加入100重量份环氧树脂，加热熔融；
2）加入10-30重量份生物质多元酸，升温到120度，保温反应2-4小时；
3）降温到80度，加入0.1-0.5重量份催化剂和1-5重量份改性剂后，保温反应2小时；
4）加入1-5重量份乳化剂和1-5重量份pH调节剂，缓慢滴加100-300重量份去离子水1-2h，冷却出料即可。
与现有技术相比，本发明具备的有益效果：
本发明采用的是自乳化法，在环氧树脂的结构上引入生物质多元酸单体，这种多元酸通过油酸合成得到的，取代传统的环氧乳液中对环氧树脂的改性一般使用丙烯酸、马来酸酐等小分子酸，具有长的柔性主链和7个碳的长侧链，长的主链赋予漆膜良好的柔韧性，同时其侧链上的烷基链结构，有助于提高漆膜的耐水性和光泽度，另外这种生物质多元酸的结构上还带有双键结构，能够提高环氧涂料在烘烤固化后的交联度，从而提高漆膜的耐盐雾性能。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明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，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
本实施例中按如下配比进行投料：100重量份环氧树脂E-12、10重量份油酸二聚酸、0.1重量份过氧化苯甲酰，1重量份改性剂丙烯酸羟乙酯、1重量份十二烷基苯磺酸钠、1份二乙醇胺和100重量份去离子水，其反应工艺如下：
1）反应釜通氮气，加入环氧树脂，加热熔融；
2）加入生物质多元酸，升温到120度，保温反应2-4小时；
3）降温到80度，加入催化剂和改性剂后，保温反应2小时；
4）加入乳化剂和pH调节剂，缓慢滴加去离子水1-2h，冷却出料即得实施例1。
实施例2
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将E-12替换为E-20。
实施例3
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1区别在于：本实施例中将E-12替换为E-44。
实施例4
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将E-12替换为E-51。
实施例5
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中用10重量份的E-51替代其中的10重量份的E-12。
实施例6
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中用20重量份的E-51替代其中的20重量份的E-12。
实施例7
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中用30重量份的E-51替代其中的30重量份的E-12。
实施例8
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中用40重量份的E-51替代其中的40重量份的E-12。
实施例9
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中用50重量份的E-51替代其中的50重量份的E-12。
实施例10
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将油酸二聚酸量增加到20重量份。
实施例11
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将油酸二聚酸量增加到30重量份
实施例12
实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将油酸二聚酸替换为油酸三聚酸。
实施例13
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将催化剂过氧化苯甲酰的量增加到0.3重量份。
实施例14
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将催化剂过氧化苯甲酰的量增加到0.5重量份。
实施例15
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将催化剂过氧化苯甲酰替换为偶氮二异丁腈。
实施例16
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将改性剂丙烯酸羟乙酯量增加到2重量份。
实施例17
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将改性剂丙烯酸羟乙酯量增加到3重量份。
实施例18
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将改性剂丙烯酸羟乙酯量增加到4重量份。
实施例19
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将改性剂丙烯酸羟乙酯量增加到5重量份。
实施例20
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将改性剂丙烯酸羟乙酯替换为丙烯酸羟丙酯。
实施例21
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将改性剂丙烯酸羟乙酯替换为甲基丙烯酸羟乙酯。
实施例22
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中改性剂丙烯酸羟乙酯替换为甲基丙烯酸羟丙酯。
实施例23
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1区别在于：本实施例中将乳化剂十二烷基苯磺酸钠量增加到3重量份。
实施例24
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1区别在于：本实施例中将乳化剂十二烷基苯磺酸钠量增加到5重量份。
实施例25
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1区别在于：本实施例中将乳化剂十二烷基苯磺酸钠替换为十二烷基硫酸钠。
实施例26
本实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1区别在于：本实施例中将乳化剂十二烷基苯磺酸钠替换为烷基聚氧乙烯醚。
实施例27
实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将PH值调节剂二乙醇胺替换为三乙醇胺。
实施例28
实施例中的生物质多元酸改性环氧乳液与实施例1的区别在于：本实施例中将PH值调节剂二乙醇胺替换为APM-95。
对上述实施例1-28制得的乳液进行性能测试得到表1，测试方法如下：取100份乳液加入0.5份润湿剂，0.5份流平剂，20-30份环氧固化剂，高速搅拌均匀后，静置消泡用50微米的线棒涂布器涂布在表面处理后的马口铁表面，在60度烘箱里烘烤2h进行测试。
其中，硬度的测试：用不同硬度的铅笔测试划痕。
粒径的测试：用马尔文的纳米粒径分析仪测试。
耐水性测试：将涂布好的马口铁板放置在水中浸泡看是否泛白。
表1：乳液样品性能指标
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种生物质多元酸改性环氧乳液，其特征在于，包括以下组分：100重量份环氧树脂、10-30重量份生物质多元酸、0.1-0.5重量份催化剂，1-5重量份改性剂、1-5重量份乳化剂、1-5重量份pH调节剂和100-300重量份去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种生物质多元酸改性环氧乳液，其特征在于，所述环氧树脂为E12、E20、E44、E51中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种生物质多元酸改性环氧乳液，其特征在于，所述生物质多元酸为油酸二聚酸、油酸三聚酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种生物质多元酸改性环氧乳液，其特征在于，所述催化剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种生物质多元酸改性环氧乳液，其特征在于，所述改性剂为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种生物质多元酸改性环氧乳液，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种生物质多元酸改性环氧乳液，其特征在于，所述的pH调节剂为二乙醇胺、三乙醇胺、APM95中的至少一种。
8.一种生物质多元酸改性环氧乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）反应釜通氮气，加入100重量份环氧树脂，加热熔融；
2）加入10-30重量份生物质多元酸，升温到120度，保温反应2-4小时；
3）降温到80度，加入0.1-0.5重量份催化剂和1-5重量份改性剂后，保温反应2小时；
4）加入1-5重量份乳化剂和1-5重量份pH调节剂，缓慢滴加100-300重量份去离子水1-2h，冷却出料即可。
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