WO2022211653A1 - Method for producing an aqueous epoxy dispersion - Google Patents
Method for producing an aqueous epoxy dispersion Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022211653A1 WO2022211653A1 PCT/RU2020/000756 RU2020000756W WO2022211653A1 WO 2022211653 A1 WO2022211653 A1 WO 2022211653A1 RU 2020000756 W RU2020000756 W RU 2020000756W WO 2022211653 A1 WO2022211653 A1 WO 2022211653A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- epoxy
- epoxy resin
- dispersion
- pbw
- aqueous
- Prior art date
Links
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 42
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 42
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 19
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 15
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000007957 coemulsifier Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 11
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 13
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 abstract description 5
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 abstract description 5
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 abstract description 4
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 abstract 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 abstract 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- KUBDPQJOLOUJRM-UHFFFAOYSA-N 2-(chloromethyl)oxirane;4-[2-(4-hydroxyphenyl)propan-2-yl]phenol Chemical compound ClCC1CO1.C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 KUBDPQJOLOUJRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 4
- ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-2-ol Chemical compound COCC(C)O ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 ED-16 Chemical compound 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N diacetone alcohol Natural products CC(=O)CC(C)(C)O SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 2
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 2
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- GCAKPNCDZPLYBW-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-1-ol;1-methoxypropan-2-ol Chemical compound CCC(O)OC.COCC(C)O GCAKPNCDZPLYBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YEYKMVJDLWJFOA-UHFFFAOYSA-N 2-propoxyethanol Chemical compound CCCOCCO YEYKMVJDLWJFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 1
- BHJITTHRNHRQOQ-UHFFFAOYSA-N CCCOCCO.CCCOCCO Chemical compound CCCOCCO.CCCOCCO BHJITTHRNHRQOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229920005682 EO-PO block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012874 anionic emulsifier Substances 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004850 liquid epoxy resins (LERs) Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
- C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/02—Emulsion paints including aerosols
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
The invention relates to a method for producing an aqueous epoxy dispersion. The method for producing an aqueous epoxy dispersion includes preparing a suspension of a nanomodifier in an epoxy resin or a mixture of epoxy resin and an organic solvent; introducing doses of the nanomodified epoxy resin into an aqueous solution of surfactants; carrying out dispersion at a rate of 1000-4500 rpm for a period of 5-30 minutes, with the following weight ratio of ingredients: 100 pbw epoxy resin or mixture of epoxy resins; 0-30 pbw organic solvent; 5-22 pbw block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide; 0-5 pbw alkyl polyethylene glycol ester (co-emulsifier); 0.001-0.05 pbw nanomodifier (carbon nanotubes); 40-80 pbw water. The technical result consists in optimizing the formulation and process parameters for the production of aqueous epoxy resin dispersions.
Description
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНОЙ ЭПОКСИДНОЙ ДИСПЕРСИИ METHOD FOR OBTAINING WATER EPOXY DISPERSION
Область техники Technical field
Изобретение относится к способу получения водной эпоксидной дисперсии для использования в качестве пленкообразующего компонента замасливателей для неорганических (стеклянных и базальтовых) и углеродных волокон, связующего для защитно-декоративных и противокоррозионных красок, грунтовок, водно- дисперсионных покрытий и т.д. The invention relates to a method for producing an aqueous epoxy dispersion for use as a film-forming component of lubricants for inorganic (glass and basalt) and carbon fibers, a binder for protective-decorative and anti-corrosion paints, primers, water-dispersion coatings, etc.
Предшествующий уровень техники Prior Art
Известен способ получения эпоксидной эмульсии (патент РФ N°2154081, C09D 163/02, C09D 5/02, опубликован 10.08.2000), включающий совмещение эпоксидной смолы с эмульгатором неионогенного типа с гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ) 14-20 и/или анионным эмульгатором при 51-79°С с последующим порционным введением воды. В результате получаются однородные эмульсии, используемые для получения декоративно-защитных покрытий, грунтовок и т.д., обладающих высокой атмсферостойкостью и коррозионной стойкостью. A known method for producing an epoxy emulsion (RF patent N°2154081, C09D 163/02, C09D 5/02, published 08/10/2000), including the combination of epoxy resin with a non-ionic type emulsifier with a hydrophilic-lipophilic balance (HLB) of 14-20 and/or anionic emulsifier at 51-79°C, followed by a batch introduction of water. As a result, homogeneous emulsions are obtained that are used to obtain decorative and protective coatings, primers, etc., which have high weather resistance and corrosion resistance.
Недостатками предлагаемого способа является достаточно небольшой срок возможного хранения (3-6 мес) и преимущественно крупный размер частиц. The disadvantages of the proposed method is a rather short period of possible storage (3-6 months) and predominantly large particle size.
Известен способ получения водной эпоксидной дисперсии (патент РФNs2365607, C09D 163/00, C09D 5/02, опубликован 27.08.2009), заключающийся в том, что проводят взаимодействие эпоксидной составляющей - А (смесь циклоалифатической или алифатической смолы с ароматической эпоксидной смолой) и алифатического дифункционального соединения Б, при температуре 50^90°С в течение Е5 ч в присутствии катализатора (третичного амина или диметиламина) до снижения содержания эпоксидных групп в компоненте А до 5-70% от исходного количества. Далее к продукту взаимодействия добавляют компонент А, перемешивают, а затем добавляют четыре равные порции дистиллированной воды. В результате получается устойчивая эмульсия, которая не содержит растворителей. A known method for producing an aqueous epoxy dispersion (RF patent Ns2365607, C09D 163/00, C09D 5/02, published 08/27/2009), which consists in the fact that the interaction of the epoxy component - A (a mixture of cycloaliphatic or aliphatic resin with aromatic epoxy resin) and aliphatic difunctional compound B, at a temperature of 50-90°C for E5 h in the presence of a catalyst (tertiary amine or dimethylamine) to reduce the content of epoxy groups in component A to 5-70% of the original amount. Next, component A is added to the interaction product, mixed, and then four equal portions of distilled water are added. The result is a stable emulsion that does not contain solvents.
Существенным недостатком указанного решения является трудоемкость, сложность и многоступенчатость процесса изготовления дисперсии. A significant disadvantage of this solution is the complexity, complexity and multi-stage process of manufacturing the dispersion.
В качестве ближайшего аналога выбран способ получения водной эпоксидной эмульсии (патент РФ N°2587091, C09D 5/02, C09D 163/00, C09D 163/02, опубликован 10.06.2016,) методом прямого эмульгирования эпоксидной низкомолекулярной смолы
(жидкой) с эпоксидным вес-эквивалентом до 300 г/экв. в водном растворе поверхностно-активных веществ, содержащим эфир поликарбоксилата и сополимер этиленоксида и пропиленоксида, а также дополнительно кремнезоль. As the closest analogue, a method for obtaining an aqueous epoxy emulsion (RF patent N°2587091, C09D 5/02, C09D 163/00, C09D 163/02, published on 06/10/2016) was chosen by direct emulsification of low molecular weight epoxy resin (liquid) with epoxy equivalent weight up to 300 g/eq. in an aqueous solution of surfactants containing a polycarboxylate ester and a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide, as well as additionally silica sol.
Недостатками предложенного способа являются отсутствие возможности применения способа в процессе диспергирования средне- и высокомолекулярных смол с более высоким эпоксидным вес-эквивалентом - соответственно, нет возможности регулирования степени липкости плёнки высушенных дисперсий (плёнки при высыхании - липкие); а также невозможность получения водных эмульсий со средним размером частиц, регулируемом в широком диапазоне (в частности, более 0,6 мкм). The disadvantages of the proposed method are the inability to use the method in the process of dispersion of medium and high molecular weight resins with a higher epoxy weight equivalent - accordingly, there is no possibility of controlling the degree of stickiness of the film of dried dispersions (films are sticky when dried); as well as the impossibility of obtaining aqueous emulsions with an average particle size controlled over a wide range (in particular, more than 0.6 μm).
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Задачей изобретения является разработка способа получения устойчивой водной эпоксидной дисперсии с регулируемом в широком диапазоне размером частиц, содержащей эпоксидные группы, позволяющие при её применении взаимодействовать: с компонентами замасливателей (в частности, с некоторыми силанами), с отвердителями эпоксидных смол. The objective of the invention is to develop a method for producing a stable aqueous epoxy dispersion with a particle size controlled over a wide range, containing epoxy groups, which, when used, allows interaction with lubricant components (in particular, with some silanes), with epoxy resin hardeners.
Технический результат заключается в оптимизации рецептурно- технологических параметров изготовления водных дисперсий эпоксидных смол, обеспечивающей: однородность, высокую коллоидно-химическую устойчивость дисперсий, малый размер частиц дисперсной фазы (высокую дисперсность), длительный срок хранения, повышение межфазной адгезионной прочности между волокном (с нанесённым замасливателем на основе разработанных плёнкообразователей - водных дисперсий наномодифицированной эпоксидной смолы) и термореактивными связующими на основе эпоксидных, полиэфирных и винил эфирных смол при изготовлении полимерных композиционных материалов. The technical result consists in optimizing the recipe and technological parameters for the manufacture of aqueous dispersions of epoxy resins, providing: uniformity, high colloidal chemical stability of dispersions, small particle size of the dispersed phase (high dispersion), long shelf life, increased interfacial adhesion strength between the fiber (with applied lubricant based on the developed film formers - aqueous dispersions of nanomodified epoxy resin) and thermosetting binders based on epoxy, polyester and vinyl ester resins in the manufacture of polymer composite materials.
Технический результат достигается тем, что способ получения водной эпоксидной дисперсии включает приготовление суспензии наномодификатора, представляющего собой многослойные углеродные нанотрубки, в эпоксидной смоле с эпоксидным эквивалентом от 180 г/экв. до 1000 г/экв. или смеси эпоксидной смолы с органическим растворителем в случае применения полутвёрдых и твёрдых эпоксидных смол; дозирование наномодифицированной эпоксидной смолы в водный раствор поверхностно-активных веществ, выбранных из блок-сополимеров этиленоксида и пропиленоксида или их смесей с алкилполиэтиленгликолевым эфиром с 28 молями этиленоксида; диспергирование со скоростью 1000-4500 об/мин, окружной скоростью
не менее 20 м/с в течение 5-30 мин при следующем массовом соотношении компонентов (мас.ч): The technical result is achieved by the fact that the method for producing an aqueous epoxy dispersion includes preparing a suspension of a nanomodifier, which is a multilayer carbon nanotubes, in an epoxy resin with an epoxy equivalent of 180 g/eq. up to 1000 g/eq. or mixtures of epoxy resin with an organic solvent in the case of semi-solid and solid epoxy resins; dosing nanomodified epoxy resin in an aqueous solution of surfactants selected from block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide or mixtures thereof with alkylpolyethylene glycol ether with 28 moles of ethylene oxide; dispersion at 1000-4500 rpm, circumferential speed not less than 20 m/s for 5-30 minutes at the following mass ratio of components (wt.h):
Эпоксидная смола или смесь эпоксидных смол 100Epoxy or epoxy mix 100
Органический растворитель 0-30 Organic solvent 0-30
Блок-сополимер этиленоксида и пропил еноксида 5-22Block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide 5-22
Алкилполиэтиленгликолевый эфир (соэмульгатор) 0-5Alkylpolyethylene glycol ether (co-emulsifier) 0-5
Наномодификатор (углеродные нанотрубки) 0,001-0,05 Nanomodifier (carbon nanotubes) 0.001-0.05
Вода 40-80 Water 40-80
Для получения водных дисперсий эпоксидных смол использовали следующие компоненты: To obtain aqueous dispersions of epoxy resins, the following components were used:
В качестве эпоксидной смолы в способе использовали средне- и высокомолекулярные эпоксидные смолы с эпокси-эквивалентной молекулярной массой (EEW) от 180 до 1000 г/экв, например, российские смолы под торговыми марками ЭД-20, ЭД-16, ЭД-8 от ФКП «Завод имени Я.М. Свердлова», импортные смолы под торговыми марками Epikote 1002 от компании «Hexion Inc.» (ранее «Momentive», США), DER 331, DER 337, DER 671, DER 692 от «ОНп» (ранее «Dow Chemical»), NPEL-128S, NPEL-134, NPEL-136, NPES-601, NPES-602, NPES-603, NPES-604, NPES-605, NPES-901, NPES-902, NPES-903, NPES-904 от компании «NanYa Plastics Согр.» (Тайвань), YD-011, YD-012 от «Kukdo Chemical)) (Южная Корея), CHS-EPOXY 530, CHS-EPOXY 510, CHS-EPOXY 411, CHS-EPOXY 301, CHS-Epoxy 211, CHS-Epoxy 112 от «Spolchemie» (Чехия) и др.; As an epoxy resin in the method, medium and high molecular weight epoxy resins with an epoxy equivalent molecular weight (EEW) from 180 to 1000 g / eq were used, for example, Russian resins under the trademarks ED-20, ED-16, ED-8 from FKP “Plant named after Ya.M. Sverdlov, imported resins under the trademarks Epikote 1002 from Hexion Inc. (formerly Momentive, USA), DER 331, DER 337, DER 671, DER 692 from ONp (formerly Dow Chemical), NPEL-128S, NPEL-134, NPEL-136, NPES-601, NPES- 602, NPES-603, NPES-604, NPES-605, NPES-901, NPES-902, NPES-903, NPES-904 from NanYa Plastics Co. (Taiwan), YD-011, YD-012 from Kukdo Chemical (South Korea), CHS-EPOXY 530, CHS-EPOXY 510, CHS-EPOXY 411, CHS-EPOXY 301, CHS-Epoxy 211, CHS-Epoxy 112 from "Spolchemie" (Czech Republic), etc.;
В качестве неионогенных поверхностно-активных веществ - блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида с содержанием полиоксиэтиленовых звеньев от 78 до 85 массовых % и ГЛБ выше 14,0, в качестве соэмульгатора - алкилполиэтиленгликолевый эфир с 28 молями этиленоксида и ГЛБ около 18,0; As nonionic surfactants - a block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide with a content of polyoxyethylene units from 78 to 85 mass% and HLB above 14.0, as a co-emulsifier - alkyl polyethylene glycol ether with 28 moles of ethylene oxide and HLB about 18.0;
В качестве органического растворителя - диацетоновый спирт (Diacetone alcohol - DAA), метиловый эфир пропиленгликоля (метоксипропанол) (propylene glycol methyl ether - PGME), пропиловый эфир этиленгликоля (2-пропоксиэтанол) (ethylene glycol propyl ether - EGPE). As an organic solvent - diacetone alcohol (Diacetone alcohol - DAA), propylene glycol methyl ether (methoxypropanol) (propylene glycol methyl ether - PGME), ethylene glycol propyl ether (2-propoxyethanol) (ethylene glycol propyl ether - EGPE).
Способ обеспечивает получение стабильных при хранении водных дисперсий низко- и среднемолекулярных эпоксидных смол с регулируемыми в широком диапазоне сухим остатком, дисперсностью и вязкостью, обеспечивающими при нанесении на волокно формирование плёнок различной степени липкости.
Использование низко- и среднемолекулярных эпоксидных смол, наномодификации, оптимизированных режимов получения дисперсий, включение в ряд составов органического растворителя, соэмульгатора позволили получить пленкообразователи со средним размером частиц от 0,1 до 1,0 мкм. Введение в качестве наномодификатора многослойных УНТ позволяет увеличить межфазную адгезию в системе «волокно (с замасливателем на основе наномодифицированного плёнкообразователя) - эпоксидное связующее». Органический растворитель обеспечивает возможность совмещения эпоксидной смолы с водным раствором поверхностно-активных веществ при более низких температурах (по сравнению с температурой их размягчения и текучести без введения растворителя). Предпочтительно для минимизации вредного воздействия на производственный персонал и исключения интенсивного испарения использовать органический растворитель с температурой кипения, превышающей температуру размягчения эпоксидной смолы не менее, чем на 30-40°С. The method provides for the production of storage-stable aqueous dispersions of low- and medium-molecular epoxy resins with a wide range of dry residue, fineness and viscosity, which ensure the formation of films of varying degrees of stickiness when applied to the fiber. The use of low- and medium-molecular epoxy resins, nanomodification, optimized modes for obtaining dispersions, the inclusion of an organic solvent and a co-emulsifier in a number of compositions made it possible to obtain film formers with an average particle size of 0.1 to 1.0 μm. The introduction of multilayer CNTs as a nanomodifier makes it possible to increase interfacial adhesion in the "fiber (with a lubricant based on a nanomodified film former) - epoxy binder" system. The organic solvent allows the epoxy resin to be combined with an aqueous solution of surfactants at lower temperatures (compared to their softening and flow temperature without the introduction of a solvent). It is preferable to use an organic solvent with a boiling point higher than the softening point of the epoxy resin by at least 30-40°C to minimize the harmful effects on production personnel and avoid intense evaporation.
Способ получения водной эпоксидной дисперсии согласно заявляемому изобретению включает: приготовление суспензии наномодификатораThe method for obtaining an aqueous epoxy dispersion according to the claimed invention includes: preparation of a nanomodifier suspension
(многослойных УНТ) в эпоксидной смоле с эпоксидным эквивалентом (от 180 г/экв. до 1000 г/экв.) или смеси эпоксидной смолы с органическим растворителем (в случае применения полутвёрдых и твёрдых эпоксидных смол); дозирование наномодифицированной эпоксидной смолы в водный раствор поверхностно- активных веществ (блок-сополимера этиленоксида и пропиленоксида или его смеси с алкилполиэтиленгликолевым эфиром с 28 молями этиленоксида); диспергирование со скоростью 1000-4500 об/мин (окружная скорость не менее 20 м/с) в течение 5-30 мин. (multiwalled CNTs) in epoxy resin with an epoxy equivalent (from 180 g/eq. to 1000 g/eq.) or a mixture of epoxy resin with an organic solvent (in the case of semi-solid and solid epoxy resins); dosing nanomodified epoxy resin into an aqueous solution of surfactants (block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide or its mixture with alkyl polyethylene glycol ether with 28 moles of ethylene oxide); dispersion at a speed of 1000-4500 rpm (peripheral speed of at least 20 m/s) for 5-30 minutes.
Введение органического растворителя позволяет: растворить полутвёрдые и твёрдые эпоксидные смолы и обеспечить их переработку при более низких температурах (по сравнению с температурой их размягчения); получить более тонкодисперсные системы (с меньшим средним размером частиц); обеспечить повышение технологичности процесса - в среднем время смешения компонентов при эмульгировании сокращается на 20-30%; повысить стабильность дисперсии среднемолекулярных эпоксидных смол. The introduction of an organic solvent makes it possible to: dissolve semi-solid and solid epoxy resins and ensure their processing at lower temperatures (compared to their softening point); obtain more finely dispersed systems (with a smaller average particle size); to ensure an increase in the manufacturability of the process - on average, the time of mixing the components during emulsification is reduced by 20-30%; increase the stability of the dispersion of medium molecular weight epoxy resins.
Блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида смешивают с водой и в ряде составов с алкилполиэтиленгликолевым эфир с 28 молями этиленоксида, после чего в готовый водный раствор ПАВ вводят эпоксидную смолу или её смесь
с растворителем. При приготовлении раствора эмульгаторов используется дистиллированная вода с температурой от +16 до +35 °С (предпочтительнее, от +18 до +30 °С). The block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide is mixed with water and, in a number of compositions, with alkyl polyethylene glycol ether with 28 moles of ethylene oxide, after which epoxy resin or its mixture is introduced into the prepared aqueous surfactant solution with solvent. When preparing a solution of emulsifiers, distilled water with a temperature of +16 to +35 °C is used (preferably, from +18 to +30 °C).
После введения всех компонентов диспергирование осуществляется со скоростью 1000-4500 об/мин (окружная скорость должна быть не менее 20 м/с, предпочтительнее, от 25 до 40 м/с) в течение 5-30 мин. Вязкость смолы/расплава смолы/раствора расплава смолы (указанная в примерах) определяет технологичность процесса диспергирования (продукт с большей вязкостью тяжелее перекачивать и диспергировать с указанной скоростью). Снижение окружной скорости до 20 м/с и менее не позволит получить дисперсию с размером частиц менее 1 мкм). After the introduction of all components, dispersion is carried out at a speed of 1000-4500 rpm (peripheral speed should be at least 20 m/s, preferably from 25 to 40 m/s) for 5-30 minutes. The viscosity of the resin/melt resin/solid resin solution (indicated in the examples) determines the processability of the dispersion process (a product with a higher viscosity is harder to pump and disperse at the specified rate). Reducing the circumferential velocity to 20 m/s or less will not allow obtaining a dispersion with a particle size of less than 1 μm).
Примеры осуществления изобретения EXAMPLES OF CARRYING OUT THE INVENTION
Нижеследующие примеры иллюстрируют изобретение. Примеры 1-2. The following examples illustrate the invention. Examples 1-2.
Предварительно готовят дисперсию наномодификатора (многослойные УНТ) в жидкой эпоксидной смоле при следующем соотношении компонентов: A nanomodifier dispersion (multilayer CNTs) is preliminarily prepared in a liquid epoxy resin in the following ratio of components:
Эпоксидная смола - 100 м.ч. Epoxy resin - 100 m.h.
Наномодификатор (многослойные УНТ) - 0,001-0,01 м.ч. В смеситель (диссольвер) загружают расчётное количество предварительно подготовленного водного раствора ПАВ (блок-сополимера этиленоксида и пропиленоксида). В раствор ПАВ при постоянном перемешивании дозируется наномодифицированная эпоксидная смола. После окончания дозирования смесь диспергируется со скоростью 2000-4000 об/мин (но не менее 20 м/с) в течение не менее 10 мин до получения однородной стабильной дисперсии. Nanomodifier (multilayer CNTs) - 0.001-0.01 m.h. The mixer (dissolver) is loaded with the calculated amount of a pre-prepared aqueous solution of surfactant (block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide). Nanomodified epoxy resin is dosed into the surfactant solution with constant stirring. After the end of dosing, the mixture is dispersed at a speed of 2000-4000 rpm (but not less than 20 m/s) for at least 10 minutes until a homogeneous stable dispersion is obtained.
Соотношение компонентов приведено в таблице 1. The ratio of components is shown in table 1.
Далее дисперсия может быть разбавлена до 50-60% сухого остатка (массовой доли нелетучих веществ) и гомогенизирована на диссольвере. При гомогенизации в объёме разбавленной дисперсии скорость может быть снижена до 1000 об/мин. Further, the dispersion can be diluted to 50-60% dry residue (mass fraction of non-volatile substances) and homogenized in a dissolver. When homogenizing in the volume of a dilute dispersion, the speed can be reduced to 1000 rpm.
Примеры 3-8. Examples 3-8.
Предварительно готовят раствор полутвёрдой или твёрдой эпоксидной смолы в органическом растворителе при соотношении компонентов: A solution of semi-solid or solid epoxy resin is preliminarily prepared in an organic solvent at a ratio of components:
Эпоксидная смола - 100 м.ч.
Органический растворитель - 10-30 м.ч. Epoxy resin - 100 m.h. Organic solvent - 10-30 m.h.
Далее готовят дисперсии наномодификатора (многослойные УНТ) в растворе эпоксидной смолы или смеси эпоксидных смол при следующем соотношении компонентов: Эпоксидная смола, разбавленная органическим растворителем - 110-130 м.ч.Next, nanomodifier dispersions (multilayer CNTs) are prepared in a solution of epoxy resin or a mixture of epoxy resins in the following ratio of components: Epoxy resin diluted with an organic solvent - 110-130 m.h.
Наномодификатор (многослойные УНТ) - 0,005-0,05 м.ч. Nanomodifier (multilayer CNTs) - 0.005-0.05 m.h.
В смеситель (диссольвер) загружают расчётное количество предварительно подготовленного водного раствора ПАВ (блок-сополимера этиленоксида и пропиленоксида или смеси блок-сополимера этиленоксида и пропиленоксида с алкилполиэтиленгликолевым эфиром). The mixer (dissolver) is loaded with the calculated amount of a pre-prepared aqueous solution of surfactant (a block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide or a mixture of a block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide with alkyl polyethylene glycol ether).
В раствор ПАВ при постоянном перемешивании дозируется наномодифицированная эпоксидная смола. После окончания дозирования смесь диспергируется со скоростью 1500-4500 об/мин (но не менее 20 м/с) в течение не менее 5-7 мин до получения однородной стабильной дисперсии. Соотношение компонентов приведено в таблице 1. Nanomodified epoxy resin is dosed into the surfactant solution with constant stirring. After the end of dosing, the mixture is dispersed at a speed of 1500-4500 rpm (but not less than 20 m/s) for at least 5-7 minutes until a homogeneous stable dispersion is obtained. The ratio of components is shown in table 1.
Далее дисперсия может быть разбавлена до 45-50% сухого остатка (массовой доли нелетучих веществ) и гомогенизирована на диссольвере. При гомогенизации в объёме разбавленной дисперсии скорость может быть снижена до 1000 об/мин. Таблица 1
Further, the dispersion can be diluted to 45-50% dry residue (mass fraction of non-volatile substances) and homogenized in a dissolver. When homogenizing in the volume of a dilute dispersion, the speed can be reduced to 1000 rpm. Table 1
Claims
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
Способ получения водной эпоксидной дисперсии, включающий приготовление суспензии наномодификатора, представляющего собой многослойные углеродные нанотрубки, в эпоксидной смоле с эпоксидным эквивалентом от 180 г/экв. до 1000 г/экв. или смеси эпоксидной смолы с органическим растворителем в случае применения полутвёрдых и твёрдых эпоксидных смол; дозирование наномодифицированной эпоксидной смолы в водный раствор поверхностно-активных веществ, выбранных из блок-сополимера этиленоксида и пропиленоксида или его смеси с алкилполиэтиленгликолевым эфиром с 28 молями этиленоксида; диспергирование со скоростью 1000-4500 об/мин, окружной скоростью не менее 20 м/с в течение 5-30 мин при следующем массовом соотношении компонентов (мас.ч): A method for producing an aqueous epoxy dispersion, including the preparation of a suspension of a nanomodifier, which is a multilayer carbon nanotubes, in an epoxy resin with an epoxy equivalent of 180 g/eq. up to 1000 g/eq. or mixtures of epoxy resin with an organic solvent in the case of semi-solid and solid epoxy resins; dosing nanomodified epoxy resin in an aqueous solution of surfactants selected from a block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide or its mixture with alkylpolyethylene glycol ether with 28 moles of ethylene oxide; dispersion at a speed of 1000-4500 rpm, peripheral speed of at least 20 m/s for 5-30 minutes at the following mass ratio of components (wt.h):
Эпоксидная смола или смесь эпоксидных смол 100Epoxy or epoxy mix 100
Органический растворитель 0-30 Organic solvent 0-30
Блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида 5-22Block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide 5-22
Алкилполиэтиленгликолевый эфир (соэмульгатор) 0-5Alkylpolyethylene glycol ether (co-emulsifier) 0-5
Наномодификатор (углеродные нанотрубки) 0,001-0,05 Nanomodifier (carbon nanotubes) 0.001-0.05
Вода 40-80
Water 40-80
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/RU2020/000756 WO2022211653A1 (en) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | Method for producing an aqueous epoxy dispersion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/RU2020/000756 WO2022211653A1 (en) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | Method for producing an aqueous epoxy dispersion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2022211653A1 true WO2022211653A1 (en) | 2022-10-06 |
Family
ID=83459962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2020/000756 WO2022211653A1 (en) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | Method for producing an aqueous epoxy dispersion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2022211653A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU740982B2 (en) * | 1997-08-14 | 2001-11-22 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Aqueous dispersions of epoxy resins |
BY12535C1 (en) * | 2008-07-14 | 2009-10-30 | ||
US9346925B2 (en) * | 2012-06-29 | 2016-05-24 | Dow Global Technologies Llc | Epoxy resin blend dispersion and a process for preparing the dispersion |
RU2587091C1 (en) * | 2014-12-30 | 2016-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "РЕКОН" | Method of producing aqueous epoxy emulsion |
RU2699100C1 (en) * | 2019-04-01 | 2019-09-03 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "РЕКОН" | Method of producing aqueous epoxy dispersion |
-
2021
- 2021-03-29 WO PCT/RU2020/000756 patent/WO2022211653A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU740982B2 (en) * | 1997-08-14 | 2001-11-22 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Aqueous dispersions of epoxy resins |
BY12535C1 (en) * | 2008-07-14 | 2009-10-30 | ||
US9346925B2 (en) * | 2012-06-29 | 2016-05-24 | Dow Global Technologies Llc | Epoxy resin blend dispersion and a process for preparing the dispersion |
RU2587091C1 (en) * | 2014-12-30 | 2016-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "РЕКОН" | Method of producing aqueous epoxy emulsion |
RU2699100C1 (en) * | 2019-04-01 | 2019-09-03 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "РЕКОН" | Method of producing aqueous epoxy dispersion |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4415682A (en) | Stable aqueous epoxide resin dispersion, a process for its preparation, and its use | |
JP2000504372A (en) | Epoxy-amine adducts for use as emulsifiers for epoxy resins; aqueous-based epoxy resin dispersions and methods for their preparation | |
KR101699187B1 (en) | Epoxy resins and silane aqueous co-dispersions and the uses thereof | |
CN107033739B (en) | Nonionic water-based epoxy emulsion with adjustable coating flexibility and preparation method thereof | |
JPH0120191B2 (en) | ||
AU605405B2 (en) | High polymer content silicone emulsions | |
CN104558524A (en) | Preparation method for non-ionic reactive water-borne epoxy resin emulsion | |
EP0770635B1 (en) | Reactive solvent containing epoxy and epoxy-polyacrylate dispersions, process for their preparation and their use | |
JPH02611A (en) | Stable dispersion of water-insoluble fine polyurethane particle | |
CN108929423B (en) | Nonionic emulsifier for water-based epoxy resin and preparation method and application thereof | |
US5523336A (en) | Aqueous, one-component coating composition and use thereof in processes for repair lacquer coating of plastic substrates | |
US5500461A (en) | Stable waterborne epoxy resin dispersion containing micronized DICY | |
WO2022211653A1 (en) | Method for producing an aqueous epoxy dispersion | |
EP2160433B1 (en) | Nanofiller-containing epoxy resins and stable aqueous dispersions thereof | |
RU2699100C1 (en) | Method of producing aqueous epoxy dispersion | |
EP2107075B1 (en) | Emulgators for epoxy resins | |
RU2587091C1 (en) | Method of producing aqueous epoxy emulsion | |
EP0768348A2 (en) | Aqueous coating composition based on solvent-poor modified epoxy resin dispersions | |
RU2129582C1 (en) | Two-component composition for coatings and method of preparing binders for coatings | |
KR102391148B1 (en) | Surfactant composition | |
JP6368878B1 (en) | Method for producing aqueous silicone resin emulsion for preparing coating composition | |
JPH07309954A (en) | Water-base epoxy resin dispersion | |
JPH0699656B2 (en) | Butadiene epoxy-based emulsion, method for producing the same, and butadiene-epoxy-based water-based paint | |
CN117304674A (en) | Nonionic water-based epoxy resin emulsion and preparation method thereof | |
JPH07304867A (en) | Water-dispersible type curing agent composition and aqueous resin composition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20968189 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 20968189 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |