[发明专利]反应性水分散环氧树脂乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性环氧涂料及其制备方法，尤其是涉及一种反应性水分散环氧树脂乳液及其制备方法，属于化工涂料技术。

背景技术

环氧树脂是一种重要的热固性树脂品种，由于它具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐热及粘接性能，收缩率低，硬度高，耐磨性好，目前已广泛应用于化工、水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航空航天等工业领域。

传统的溶剂型环氧树脂体系，含有大量的挥发性有机化合物(VOC)或有害空气污染物(HAP)，不仅对环境造成严重污染，对人类健康的危害也极大。随着社会的发展，人们对环境保护的要求日益迫切严格，对人类自身健康的关注度日益提升，环氧树脂的研究，开发和应用正朝着低/无VOC和HAP，节能，生态等方向发展。

与传统的溶剂型环氧树脂体系相比，以水为分散介质的环氧树脂体系具有无空气污染，无毒，不燃，施工操作性能好等优点，储存、运输和使用过程中的安全性也大为提高，因此，成为近年来国内外学者和应用技术人员研发的热点，促进了水性环氧树脂涂料的研究和开发。但是，现有已公开水性环氧树脂乳液生产工艺中，依然存在诸多问题：

A、通过机械法外加乳化剂制得的水性环氧树脂乳液，稳定性差，成膜性欠佳，外加乳化剂在固化后对涂膜的耐水、耐化学性影响较大；

B、化学改性法制备水性环氧树脂乳液，虽然取得了一定的进展，但是生产工艺复杂，成本高(US 4315044)，乳液稳定性欠佳(US 5244856，CN 1891772A)，适用环氧树脂范围窄(CN101177479A，US 5605605，只针对低分子量液体环氧树脂)，体系中大量共溶剂的存在(CN1415680A)等方面的不足，都极大地限制了水性环氧树脂乳液在国民生产和生活中的广泛应用。

发明内容

本发明的目的：旨在提出一种普适高效、无污染，低/无VOC和HAP的水性环氧树脂乳液及其制备方法。

本发明提出的反应性水分散环氧树脂乳液，它由环氧树脂，反应性水分散环氧树脂乳化剂，表面活性剂，共溶剂，凝聚剂和水组成，

上述各组分相对于环氧树脂的重量百分比为：环氧树脂100％，反应性水分散环氧树脂乳化剂5-35％，表面活性剂0-1％，共溶剂0-70％，凝聚剂0-4％，其余为水。

其中反应性水分散环氧树脂乳化剂，是由聚乙二醇醚，交联剂，环氧树脂，在催化剂I和催化剂II的作用下合成的，上述各组分中，聚乙二醇醚与交联剂的质量比为5.0∶40-40∶5.0，聚乙二醇醚与环氧树脂的质量比为1∶1-1∶25，催化剂I的用量为体系总重量的0.001-0.01％，催化剂II的用量为体系总重量的0.001-0.01％，该乳化剂具体合成方法如下：

将聚乙二醇醚，交联剂和二乙二醇二乙醚加入到带有加热，回流，搅拌等装置的反应器中，加热升温至120-125℃，搅拌至充分溶解后，加入催化剂I，搅拌反应3-4小时；然后降温至75-80℃，加入环氧树脂和催化剂II，保温，继续反应2-3小时；停止反应后，减压蒸馏除去溶剂二乙二醇二乙醚，冷却，得液体，或灰色或淡黄色膏状反应性水分散环氧树脂乳化剂。

作为优选，上述反应性水分散环氧树脂乳化剂合成过程中，聚乙二醇醚与交联剂的质量比为5.0∶40-40∶5.0。

作为优选，上述反应性水分散环氧树脂乳化剂合成过程中，聚乙二醇醚选自分子量为1000-6000的聚乙二醇，聚丙二醇和聚丁二醇中的一种或多种。

作为优选，上述反应性水分散环氧树脂乳化剂合成过程中，交联剂选自己二酸，对氨基苯甲酸中的一种或几种；也可选用其它多元酸，氨基或巯基取代的多元酸衍生物，酸酐以及酸酐衍生物中的一种或几种。

作为优选，上述反应性水分散环氧树脂乳化剂合成过程中，环氧树脂选自分子量为380-3300的缩水甘油醚型环氧树脂，苯二甲酸二缩水甘油环氧树脂和对氨基苯酚三缩水甘油环氧树脂中的一种或几种。

作为优选，上述反应性水分散环氧树脂乳化剂合成过程中，催化剂I为对甲苯磺酸。

作为优选，上述反应性水分散环氧树脂乳化剂合成过程中，催化剂II选自三苯基磷和三苯基磷化氢及苄基二甲胺中的一种或几种。

本发明提出的水性环氧树脂乳液是由环氧树脂，由上述反应性水分散环氧树脂乳化剂，表面活性剂，共溶剂，凝聚剂及水组成，上述各组分相对于环氧树脂的重量百分比为：环氧树脂100％，反应性水分散环氧树脂乳化剂5-35％，表面活性剂0-1％，共溶剂0-70％，凝聚剂0-4％，其余为水。该水性环氧树脂乳液的制备采用相反转法，通过高速匀质分散机实现，具体制备方法如下：