[发明专利]一种非离子型自乳化固体环氧树脂及其乳液的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及室温固化的水性环氧涂料及其制备方法，尤其涉及一种非离子型自乳化固体环氧树脂及其乳液的制备方法，属涂料化工制造业。

【背景技术】

环氧树脂作为涂料的主要成膜材料是由于它对多种基材具有优异的附着力，稳定性、耐化学品性、绝缘性及机械强度等特性。因此每年大约30～40％环氧树脂被加工成各种各样的涂料，广泛应用在船舶、钢结构建筑、汽车、土木工程、家用电器、机电工业等方面。

目前大多数采用的环氧涂料为溶剂型涂料，溶剂型环氧树脂涂料在固化成膜过程中由于溶剂的挥发，大量的可挥发性有机化合物(VOC)给环境造成污染并危害人体健康。绿色环保革命促使涂料工业向低VOC、高效、节能、生态友好方向发展。传统的溶剂型涂料受到了水性、高固体份、粉末和光固化等环境友好产品的竞争。随着科学技术的进步，环保法规日益完善。美国洛杉机早在1966年就颁布了著名的“66法规”，这是涂料工业中控制溶剂组成的第一部法规。美国1990年又通过的大气净化法(Clean Air Act)以及1998年发布的AIM(Architectural and Industrial Maintenance Coatings Rules)条例将工业涂料的VOC排放限制从1990年的420g/L降至1993年的340g/L，2000年继续降至250g/L。1999年欧洲也推出了关于涂料VOC排放的欧洲法案1993/13/EC和修订法案2004/442/EC规定。

我国国家环境保护总局规定我国2002年7月份开始实施的涂料国家标准GB 18582-2001《室内装饰装修材料内墙涂料标准》中将VOC限定在200g/L以内。其所颁发的《环境标志产品要求技术——水性涂料(HJ/T201-2005)》在2006年1月1日起开始生效，该标准对水性涂料中VOC、甲醛、苯、甲苯、氯代烃、重金属以及其他有害物提出了限量要求：即250g/L。标准的提出将使涂料行业更规范、健康和快速发展。

根据英国James咨询公司的预测，在未来的五年里，水性涂料将在金属防腐底漆、海洋防腐涂料、船舶涂料等方面得到快速发展。水性环氧涂料由于优良的耐水和耐化学品性，尤其是优异的附着力，从而成为国外发展最快的水性防腐涂料，也是当前最主要的水性防腐涂料产品，可以预见未来水性环氧涂料将逐渐替代溶剂型环氧涂料在防腐涂料中的地位。

在高性能的建筑涂料、设备底漆、工业厂房地板漆、运输工具底漆、汽车维修底漆以及工业维修面漆等方面通常需要室温固化，因此屋温固化的双组分水性环氧体系具有广泛的应用前景。

按照两组分的物理形态的不同，室温固化的水性环氧树脂涂料体系一般分为四类：I型体系由液体环氧树脂和水溶性环氧固化剂组成，主要用在地坪和建筑涂料；II型体系由传统乳化技术制备的高分子量的固体环氧树脂乳液和水溶性环氧固化剂组成，主要用在金属底漆；III型水性体系由多功能团的环氧树脂乳液和水溶性环氧固化剂组成，主要应用为耐化学品性金属底漆。IV型水性体系由自乳化的固体环氧树脂乳液和胺的水分散体组成，主要用在金属底漆上。

水性环氧树脂是指环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配得的稳定分散体系。环氧树脂本身不溶于水，不能直接加水进行乳化，要制备稳定的水性环氧树脂乳液，必须设法在其分子链中引入强亲水链段或者在体系中加入亲水亲油组分。根据制备方法的不同，环氧树脂水性化有以下三种方法：机械法、相反转法和化学改性法。

本发明采用的方法为化学改性法的一种。化学改性法是通过对环氧树脂分子进行改性，将离子基团或极性基团引入到环氧树脂分子的非极性链上，使它成为亲水亲油的两亲性聚合物，从而具有表面活性剂的作用。当这种改性聚合物加水进行乳化时，疏水性高聚物分子链就会聚集成微粒，离子基团或极性基团分布在这些微粒的表面，由于带有同种电荷而相互排斥，只要满足一定的动力学条件，就可形成稳定的水性环氧树脂乳液。用化学改性的方法制备的水性环氧树脂乳液中分散相粒子的尺寸很小。根据引入的具有表面活性作用的亲水基团性质的不同，自乳化型水性环氧树脂乳液可分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种，本发明得到的固体环氧树脂为非离子型。这就是本发明研制和开发的背景。

【发明内容】