CN114133496A - 一种水性环氧树脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性环氧树脂，按质量份数计，包括如下组份：环氧树脂E51 30～50份、双酚A 5～12份、聚乙二醇2～10份、丙烯酸类单体1～5份、溶剂5～15份、催化剂0.05～0.2份、引发剂0.1～0.5份、中和剂1～5和水30～50份。本发明的水性环氧树脂乳液粒径小、储存稳定性好、耐离子稳定性和颜料分散性能好，本发明的水性环氧树脂的制备工艺简单。

Description

一种水性环氧树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，特别一种水性环氧树脂及其制备方法。
背景技术
目前，国内的水性环氧树脂的开发和应用越来越多，但尚有很多不足之处，水性环氧树脂依然面临粒径大、储存稳定性差、耐离子稳定性不好的诸多问题，致使产品的推广应用面临瓶颈。目前，主流水性环氧树脂的制备方式是通过外乳化的方式实现，存在制备工艺复杂，乳液粒径较大，产品储存稳定性差等问题。
亟需一种乳液粒径小、储存稳定性好、耐离子稳定性和颜料分散性能好，制备工艺简单的水性环氧树脂及其制备方法来解决上述技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水性环氧树脂及其制备方法，本发明的水性环氧树脂乳液粒径小、储存稳定性好、耐离子稳定性和颜料分散性能好，本发明的水性环氧树脂的制备工艺简单。
本发明是通过如下技术方案解决上述技术问题的：
本发明提供了一种水性环氧树脂，按质量份数计，包括如下组份：
环氧树脂E51 30～50份、双酚A 5～12份、聚乙二醇2～10份、丙烯酸类单体1～5份、溶剂5～15份、催化剂0.05～0.2份、引发剂0.1～0.5份、中和剂1～5和水30～50份。
本发明中，所述环氧树脂E51为本领域常规；
较佳地，所述环氧树脂E51购于长春化工(江苏)有限公司。
本发明中，所述双酚A为本领域常规；
较佳地，所述双酚A购于上海中石化三井化工有限公司。
本发明中，所述聚乙二醇为本领域常规；
较佳地，所述聚乙二醇的分子量Mn为2000～10000。
本发明中，所述丙烯酸类单体为本领域常规；
较佳地，所述丙烯酸类单体为甲基丙烯酸或丙烯酸。
本发明中，所述溶剂为本领域常规；
较佳地，所述溶剂为二甲苯、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚和二乙二醇丁醚中的一种或多种。
本发明中，所述催化剂为本领域常规；
较佳地，所述催化剂为四乙基溴化铵、四丙基溴化铵和四丁基溴化铵中的一种或多种。
本发明中，所述引发剂为本领域常规；
较佳地，所述引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯。
本发明中，所述中和剂为本领域常规；
较佳地，所述中和剂为N，N二甲基乙醇胺、三乙胺和氨水中的一种或多种。
本发明中，所述水为本领域常规；
较佳地，所述水位去离子水。
本发明还提供了上述水性环氧树脂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将环氧树脂E51、双酚A按质量份数投入反应釜中，缓慢升温至120～140℃，加入催化剂，135～155℃下保温2小时，测环氧当量合格；
S2、按质量份数加入聚乙二醇，升温至145～165℃，保温2小时，测环氧当量合格；
S3、按质量份数加入79～93％的溶剂，降温至100～120℃，加入混合均匀的丙烯酸单体以及19～80％的引发剂的混合液，并保温2小时，补加剩余引发剂和剩余溶剂的混合液，继续保温2小时；
S4、降温至80℃，按质量份数加入中和剂，中和反应20～30分钟，在高速搅拌状态下，按质量份数加入水，得到水性环氧树脂。
本发明中，较佳地，S3中，先加入的溶剂占总体溶剂含量的80％，先加入的中和剂占总体中和剂的含量的50％。
本发明中，所使用的原料均市售可得。
本发明的优点和有益效果在于：
本发明通过在环氧树脂主链段上先引入聚氧乙烯亲水链段，再将丙烯酸链段引入环氧树脂侧链，通过非离子亲水链段和阴离子亲水基团共同实现了环氧树脂的水性化，跟现有水性自干环氧树脂的技术相比，该水性环氧树脂的制备工艺简单，同时引入的非离子聚氧乙烯亲水链段使得该水性环氧树脂具有很好的耐离子稳定性和颜料分散性，引入的阴离子亲水基团使得该水性环氧树脂具有更小的粒径和储存稳定性。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一例水性环氧树脂及其制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1、将环氧树脂71g、双酚A 21g，投入反应釜中，缓慢升温至120℃，加入催化剂四乙基溴化铵0.2g，保温140℃反应2小时，检测环氧当量在510～520g/mol合格；
S2、加入8g聚乙二醇(Mn为8000)，升温至145℃，保温反应2小时，检测环氧当量在560～570g/mol合格；
S3、加入二丙二醇甲醚10g，二甲苯5g，并降温至110℃，将2g甲基丙烯酸和0.2g过氧化苯甲酰混合均匀后加入反应釜，110℃保温反应2小时，将过氧化苯甲酰0.2g和2g二甲苯混合均匀加入反应釜，继续在110℃保温反应2小时；
S4、降温至80℃，加入中和剂N,N-二甲基乙醇胺2g，中和25分钟，在高速搅拌状态下，加入去离子水83g，得到水性环氧树脂。
实施例2
本实施例提供了一例水性环氧树脂及其制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1、将环氧树脂71g、双酚A 21g，投入反应釜中，缓慢升温至120℃，加入催化剂四乙基溴化铵0.2g，保温140℃反应2小时，检测环氧当量在510～520g/mol合格；
S2、加入8g聚乙二醇(Mn为8000)，升温至145℃，保温反应2小时，检测环氧当量在560～570g/mol合格；
S3、加入二丙二醇甲醚10g，二甲苯5g，并降温至110℃，将4g甲基丙烯酸和0.4g过氧化苯甲酰混合均匀后加入反应釜，110℃保温反应2小时，将过氧化苯甲酰0.4g和2g二甲苯混合均匀加入反应釜，继续在110℃保温反应2小时；
S4、降温至80℃，加入中和剂N,N-二甲基乙醇胺4g，中和25分钟，在高速搅拌状态下，加入去离子水83g，得到水性环氧树脂。
对比例1
本对比例提供了一例水性环氧树脂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将环氧树脂71g、双酚A 21g，投入反应釜中，缓慢升温至120℃，加入催化剂四乙基溴化铵0.2g，保温140℃反应2小时，检测环氧当量在510～520g/mol合格；
S2、加入8g聚乙二醇(Mn为8000)，升温至145℃，保温反应2小时，检测环氧当量在560～570g/mol合格；
S3、加入二丙二醇甲醚10g，二甲苯5g，并降温至110℃，保温反应2小时；
S4、降温至80℃，在高速搅拌状态下，加入去离子水83g，得到水性环氧树脂。
对比例2
本对比例提供了一种水性自干环氧树脂，包括如下组份：
丙烯酸6g，豆油酸15g，1,6-己二胺5.8g，乙二醇单丁醚33g，苯乙烯3g，丙烯酸丁酯10g，丙烯酸羟乙酯7g，环氧树脂E44 35g，过氧化二苯甲酰(BPO)1.2g，n,n-二甲基乙醇胺3g，去离子水110g。
本对比例的水性自干环氧树脂的制备方法如下：
S1、将环氧树脂E44 35g，1,6-己二胺5.8g，投入反应瓶中，通氮气，升温至65℃保温反应3小时；
S2、将豆油酸15g投入反应瓶，升温至170℃，保温反应2小时，检测酸值小于1mgKOH/g，降温至105℃，加入乙二醇单丁醚30g；
S3、将苯乙烯3g，丙烯酸丁酯10g，丙烯酸羟乙酯7g，丙烯酸6g，过氧化二苯甲酰(BPO)1g混合均匀后，滴加至S2得到的中间产物中，滴加时间为2小时，滴加完后，补加过氧化二苯甲酰(BPO)0.2g，在105℃下保温3小时，得到改性环氧树脂；
S4、将改性环氧树脂降温到85℃，加入乙二醇单丁醚3g，n,n-二甲基乙醇胺3g，搅拌混合0.5小时，将110g的去离子水滴入树脂中，边搅拌边加水，得到水性自干环氧树脂。
对实施例1、2以及对比例1、2的产品进行效果检测，检测结果如下表1所示：
表1实施例1、2以及对比例1、2的产品效果检测数据
Figure BDA0003457583750000061
Figure BDA0003457583750000071
由上述实施例和对比例的效果可以看出：
本发明通过在环氧树脂主链段上先引入聚氧乙烯亲水链段，再将丙烯酸链段引入环氧树脂侧链，通过非离子亲水链段和阴离子亲水基团共同实现了环氧树脂的水性化，跟现有水性自干环氧树脂的技术相比，该水性环氧树脂的制备工艺简单，同时引入的非离子聚氧乙烯亲水链段使得该水性环氧树脂具有很好的耐离子稳定性和颜料分散性，引入的阴离子亲水基团是的该水性环氧树脂具有更小的粒径和储存稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性环氧树脂，其特征在于，其按质量份数计，包括如下组份：
环氧树脂E51 30～50份、双酚A 5～12份、聚乙二醇2～10份、丙烯酸类单体1～5份、溶剂5～15份、催化剂0.05～0.2份、引发剂0.1～0.5份、中和剂1～5和水30～50份。
2.如权利要求1所述的水性环氧树脂，其特征在于，所述环氧树脂E51购于长春化工(江苏)有限公司；
和/或，所述双酚A购于上海中石化三井化工有限公司。
3.如权利要求1所述的水性环氧树脂，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量Mn为2000～10000。
4.如权利要求1所述的水性环氧树脂，其特征在于，所述丙烯酸类单体为甲基丙烯酸或丙烯酸。
5.如权利要求1所述的水性环氧树脂，其特征在于，所述溶剂为二甲苯、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚和二乙二醇丁醚中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的水性环氧树脂，其特征在于，所述催化剂为四乙基溴化铵、四丙基溴化铵和四丁基溴化铵中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的水性环氧树脂，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯。
8.如权利要求1所述的水性环氧树脂，其特征在于，所述中和剂为N，N二甲基乙醇胺、三乙胺和氨水中的一种或多种。
9.如权利要求1～8任一项所述的水性环氧树脂的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1、将环氧树脂E51、双酚A按质量份数投入反应釜中，缓慢升温至120～140℃，加入催化剂，135～155℃下保温2小时，测环氧当量合格；
S2、按质量份数加入聚乙二醇，升温至145～165℃，保温2小时，测环氧当量合格；
S3、按质量份数加入79～93％的溶剂，降温至100～120℃，加入混合均匀的丙烯酸单体以及19～80％的引发剂的混合液，并保温2小时，补加剩余引发剂和剩余溶剂的混合液，继续保温2小时；
S4、降温至80℃，按质量份数加入中和剂，中和反应20～30分钟，在高速搅拌状态下，按质量份数加入水，得到水性环氧树脂。
10.如权利要求9所述的水性环氧树脂的制备方法，其特征在于，S3中，先加入的溶剂占总体溶剂含量的80％，先加入的中和剂占总体中和剂的含量的50％。
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