CN115895395B - 一种耐候性单组分环氧乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐候性单组分环氧乳液及其制备方法，该乳液包括以下组分：氢化双酚A 35份；环氧128树脂80份，有机磷化合物0.05份；含双键的一元酸13份，二丙二醇甲醚31.6份；甲基丙烯酸20份，甲基丙烯酸甲酯10份，丙烯酸异辛酯5份，苯乙烯5份，甲基丙烯酸异冰片酯2份，丙烯酸羟乙酯10份，1,1‑双(叔丁基过氧基)环己烷2.08份，甲基苯乙烯二聚体1.04份；pH调节剂14.5份，去离子水156.3至157.8份；铋含量为20％的辛癸酸铋0.1份，异氰酸酯9.5至11.29份；消泡剂0.2份。该乳液通过多种物质改性，获得单组分涂料，可降低使用操作难度；同时最终漆膜具有较强的耐候性，能够拓展涂料的适用范围。

Description

一种耐候性单组分环氧乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及环氧涂料技术领域，具体涉及一种耐候性单组分环氧乳液及其制备方法。

背景技术

环氧树脂具有优良的物理机械性和电绝缘性能，与各种材料粘接牢固，同时还具有优秀的防腐性，因此由其制成的涂料在国民经济的各个领域中得到广泛的应用。

但是，由于大部分环氧树脂涂料是双组分涂料，存在活化期不长的问题，所以在实际应用过程中，须在树脂涂料固化之前使用掉，否则会造成涂料的浪费；另外环氧树脂本身结构中含有苯醚链段，对氧化环境和紫外线敏感，不能用于户外，这就导致一般树脂涂料在适用环境方面存在很大的局限性，通常只能作为底漆应用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种耐候性单组分环氧乳液及其制备方法，该乳液通过多种物质改性，获得单组分涂料，可降低使用操作难度；同时最终漆膜具有较强的耐候性，能够拓展涂料的适用范围。

为了达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种耐候性单组分环氧乳液，按重量份数计，包括以下组分：

A组分：氢化双酚A 35份；

B组分：环氧128树脂80份，有机磷化合物0.05份；

C组分：含双键的一元酸13份，二丙二醇甲醚31.6份；

D组分：甲基丙烯酸20份，甲基丙烯酸甲酯10份，丙烯酸异辛酯5份，苯乙烯5份，甲基丙烯酸异冰片酯2份，丙烯酸羟乙酯10份，1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷2.08份，甲基苯乙烯二聚体1.04份；

E组分：pH调节剂14.5份，去离子水156.3至157.8份；

F组分：铋含量为20％的辛癸酸铋0.1份，异氰酸酯9.5至11.29份；

G组分：消泡剂0.2份。

在一些实施方式中，所述有机磷化合物为三苯基膦、四苯基氨化膦或四苯基碘化膦。

在一些实施方式中，所述含双键的一元酸为山梨酸。

在一些实施方式中，所述pH调节剂为氨水、N甲基吗啉或N，N-二甲基乙醇胺。

在一些实施方式中，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种混合。

在一些实施方式中，所述消泡剂为tego810与索尔维691F的混合物。

在一些实施方式中，tego810与索尔维691F的重量比为1:1。

另一方面，本发明提供前述耐候性单组分环氧乳液的制备方法，包括以下步骤：

S1：混合A组分和B组分，通入保护气体，升温后保温；

S2：加入C组分中的二丙二醇甲醚和含双键的一元酸，保温后测酸值，当酸值小于3时开始降温，降温后加入D组分，加料完成后保温；

S3：降温后加入E组分，再次降温后加入F组分，加料完成后升温、保温；

S4：检测NCO为零时降温，加入G组分，得到所述耐候性单组分环氧乳液。

在一些实施方式中，该制备方法包括以下具体步骤：

S1：混合A组分和B组分，通入氮气，升温后在180℃保温2h；

S2：加入C组分中的二丙二醇甲醚，降温至165℃时加入C组分中的含双键的一元酸，保温3h，测酸值，当酸值小于3时继续降温至120℃，加入D组分，加料时长为3h，加料完成后保温3h；

S3：降温至100℃，加入E组分，充分混合30min，继续降温至60℃，保温15min后加入F组分中的辛癸酸铋，搅拌10min，滴加异氰酸酯，滴加时长为2h，滴加完成后升温至70℃，保温3h；

S4：检测NCO为零后降温至40℃，加入G组分，得到所述耐候性单组分环氧乳液。

本发明的有益效果是：

本发明中，使用多种物质对环氧树脂进行改性，获得单组分涂料，降低了使用时的操作难度；改性后乳液制备的树脂自身能够成膜固化，且拥有较强的耐候性，不仅可作为底漆使用，还可以在易氧化环境中作为面漆，增加了户外使用时的安全性和耐久性，拓展了涂料的使用范围。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

按表1中的用量配比，在装有温度计、搅拌器、加热套、氮气保护的四口瓶中，加入A组分和B组分，并通入N₂保护升温至100℃，此时出现放热，允许放热至190℃，然后在180摄氏度保持2小时；

环氧当量达到900～1000时，加入C组分中的二丙二醇甲醚终止反应，当温度降至165℃时，加入C组分中的山梨酸，保温3小时，测试酸值；当酸值小于3时，降温至120℃；降温过程中，将D组分混合搅拌15分钟，当四口瓶中物料降温至120℃时，用蠕动泵开始缓慢泵送D组分，时间为3小时，加料完成后保温3小时；

保温结束后，降温至100℃，加入E组分，充分混合30分钟，然后持续降温至60℃；在60℃条件下，保持15分钟，确认温度保持稳定，加入F组分中的辛癸酸铋，搅拌10分钟，再用恒压滴液漏斗滴加异佛尔酮二异氰酸酯，滴加时间为2小时，滴完升温至70℃，保持3小时；

用FTIR测试NCO为零,降温至40℃并加入G组分中的TEGO810和索尔维691F，得到耐候性单组分环氧乳液。

表1

实施例2

按表2中的用量配比，在装有温度计、搅拌器、加热套、氮气保护的四口瓶中，加入A组分和B组分，并通入N₂保护升温至100℃，此时出现放热，允许放热至190℃，然后在180摄氏度保持2小时；

环氧当量达到900～1000时，加入C组分中的二丙二醇甲醚终止反应，当温度降至165℃时，加入C组分中的山梨醇，保温3小时，测试酸值；当酸值小于3时，降温至120℃；降温过程中，将D组分混合搅拌15分钟，当四口瓶中物料降温至120℃时，用蠕动泵开始缓慢泵送D组分，时间为3小时，加料完成保温3小时；

保温结束后，降温至100℃，加入E组分，充分混合30分钟，然后持续降温至60℃；在60℃条件下，保持15分钟，确认温度保持稳定，加入F组分中的辛癸酸铋，搅拌10分钟，开始用恒压滴液漏斗滴加氢化二苯基甲烷二异氰酸酯，滴加时间为2小时，滴完升温至70℃，保持3小时；

用FTIR测试NCO为零,降温至40℃并加入G组分中的TEGO810和索尔维691F，得到耐候性单组分环氧乳液。

表2

性能测试

将实施例1制备的耐候性单组分环氧乳液应用在漆料中，进行性能测试，具体试验如下：

(1)制备前期浆：按照表3.1中的配方备料，将原料1和2加入分散缸，调整转速至400rpm,依次加入原料3-9，之后加入锆珠进行研磨，设置转速为2000rpm，通冷却水，将前期浆细度研磨至15微米以下，将前期浆倒出，用10冲洗设备，得到前期浆；

表3.1

(2)制备成漆：按照表3.2中的配方备料，将原料1加入调漆罐，开始分散，转速为300rpm，将原料2和3在容器中混合后加入调漆罐，用原料4冲洗容器，然后再用该容器称取原料5，将其加入调漆罐，再次用原料6清洗容器；之后依次加入原料7-9并充分搅拌，最后用原料10、11将黏度调节至80KU，得到成漆。

表3.2

在制备漆料的过程中进行中控，中控指标如下：

表3.3中控指标

按照HG/T 4759-2014的内容，将制得的漆料喷涂于马口铁，膜厚35μm左右，自干1天后，耐水1周通过；自干1周后，耐水3周通过；光泽95；硬度H(铅笔硬度)，耐5％硫酸，1周通过；耐5％氢氧化钠1周漆膜完好，人工老化1000小时，失光率仅为3％，无变色、无色差；

将制得的漆料喷涂于冷轧钢板，自干1周后膜厚50μm，耐盐雾240小时通过。

实施例1、2中，对氢化双酚A进行环氧扩链，苯环被氢化形成环烷烃，避开了苯环耐候性差的弊端；然后利用不饱和一元酸与环氧基团开环酯化生成羟基，并保留双键；通过自由基引发双键打开，接枝丙烯酸及丙烯酸酯类单体，同时接枝物中加入丙烯酸羟乙酯、引入了伯羟基；最后在中和水分散之后，利用体系中的伯羟基接枝异氰酸酯，生成聚氨酯。所以体系中既有环氧树脂耐腐蚀的特性，也有丙烯酸树脂耐候性的特点，还有聚氨酯高硬度，高耐候，物理性能好等诸多优点，所以漆膜各项性能表现都比较良好。

本领域的技术人员可以明确，在不脱离本发明的总体精神以及构思的情形下，可以做出对于以上实施例的各种变型。其均落入本发明的保护范围之内。本发明的保护方案以本发明所附的权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种耐候性单组分环氧乳液，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：

A组分：

氢化双酚A 35份；

B组分：

环氧128树脂 80份，

有机磷化合物 0.05份；

C组分：

含双键的一元酸 13份，

二丙二醇甲醚 31.6份；

D组分：

甲基丙烯酸 20份，

甲基丙烯酸甲酯 10份，

丙烯酸异辛酯 5份，

苯乙烯 5份，

甲基丙烯酸异冰片酯 2份，

丙烯酸羟乙酯 10份，

1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷 2.08份，

甲基苯乙烯二聚体 1.04份；

E组分：

pH调节剂 14.5份，

去离子水 156.3至157.8份；

F组分：

铋含量为20％的辛癸酸铋 0.1份，

异氰酸酯 9.5至11.29份；

G组分：

消泡剂 0.2份。

2.根据权利要求1所述的耐候性单组分环氧乳液，其特征在于，所述有机磷化合物为三苯基膦、四苯基氨化膦或四苯基碘化膦。

3.根据权利要求1所述的耐候性单组分环氧乳液，其特征在于，所述含双键的一元酸为山梨酸。

4.根据权利要求1所述的耐候性单组分环氧乳液，其特征在于，所述pH调节剂为氨水、N甲基吗啉或N，N-二甲基乙醇胺。

5.根据权利要求1所述的耐候性单组分环氧乳液，其特征在于，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种混合。

6.根据权利要求1所述的耐候性单组分环氧乳液，其特征在于，所述消泡剂为tego810与索尔维691F的混合物。

7.根据权利要求6所述的耐候性单组分环氧乳液，其特征在于，tego810与索尔维691F的重量比为1:1。

8.如权利要求1-7任一项所述耐候性单组分环氧乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：混合A组分和B组分，通入保护气体，升温后保温；

S2：加入C组分中的二丙二醇甲醚和含双键的一元酸，保温后测酸值，当酸值小于3时开始降温，降温后加入D组分，加料完成后保温；

S3：降温后加入E组分，再次降温后加入F组分，加料完成后升温、保温；

S4：检测NCO为零时降温，加入G组分，得到所述耐候性单组分环氧乳液。

9.根据权利要求8所述的耐候性单组分环氧乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：混合A组分和B组分，通入氮气，升温后在180℃保温2h；

S2：加入C组分中的二丙二醇甲醚，降温至165℃时加入C组分中的含双键的一元酸，保温3h，测酸值，当酸值小于3时继续降温至120℃，加入D组分，加料时长为3h，加料完成后保温3h；

S3：降温至100℃，加入E组分，充分混合30min，继续降温至60℃，保温15min后加入F组分中的辛癸酸铋，搅拌10min，滴加异氰酸酯，滴加时长为2h，滴加完成后升温至70℃，保温3h；

S4：检测NCO为零后降温至40℃，加入G组分，得到所述耐候性单组分环氧乳液。