[发明专利]一种非离子型活性环氧乳化剂及其水性环氧树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属化工技术领域，具体涉及一种非离子型活性环氧乳化剂及其水性环氧树脂的制备方法。

背景技术

溶剂型环氧树脂因含有大量的有机溶剂而给生态环境带来危害，而绿色环保的水性环氧树脂越来越受到人们的青睐。但环氧树脂本身不溶于水，不能直接加水进行乳化，必须在其分子链中引入亲水基团或在体系中加入亲水亲油组分。目前环氧树脂水基分散体系的制备有化学改性法和相反转法，其中化学改性法主要是通过功能单体扩链和自由基接枝改性在环氧树脂分子链上引入羧酸、磺酸和羟基等极性基团，再中和成盐制备自乳化的水性环氧树脂。在中和过程中产生游离态的离子会存在于固化的环氧树脂中，因此聚合物吸水率高，而且接枝的水性环氧树脂耐冲击性较差，反应中接枝点的随机性，接枝反应与改性剂自聚的反应竞争很难控制，重复性较差。

相反转法是一种制备高分子树脂水乳液的有效方法，它几乎适用所有高分子树脂。文献《Chin.J.Polym.Sci.》[2007，25(2)：137-143]以PEG10000为乳化剂通过相反转法制备了稳定的环氧乳液，但由于乳化剂分子迁移的影响，聚合物膜的耐水性和耐溶剂性较差。文献《应用化工》[2006，35(10)：785-788]和《热固性树脂》[2005，20(3)：20-22]将化学改性与相反转法相结合，分别合成了非离子型的端甲氧基聚乙二醇-马来酸酐-E44和离子型活性乳化剂并借助于相反转技术制备了环氧树脂水乳液，乳化剂在固化的聚合物中与高分子链以化学键相结合，在一定程度上降低了聚合物膜的吸水率，但乳化剂中的酯键使其仍存在耐水解稳定性差的缺陷。

目前水性环氧涂料的最新发展技术是在环氧和固化剂分子结构中引入非离子性的亲水聚醚链段使其获得水分散性能和制备具有反应活性的环氧乳化剂。其优点在于这种表面活性剂即具有表面活性剂的功能，又能与固化剂反应生成网状结构，防止由于水的作用使乳化剂从漆膜中游离出来。采用相反转法制备的乳液粒径小、稳定性好，而且外加乳化剂型环氧树脂乳液只需占树脂1％～10％的乳化剂就能获得理想的乳液，相对于其它类型的环氧树脂乳液成本低，在实际应用中具有很大优势。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种非离子型活性环氧乳化剂及其水性环氧树脂的制备方法。该方法不需加有机酸中和成盐，制备工艺简单，反应条件温和。制备的固化剂与环氧固化后形成的涂膜具有很好的耐水性、柔韧性和耐冲击性能。

本发明提出一种非离子型活性环氧乳化剂的制备方法，该乳化剂可以作为活性环氧乳化剂与低分子量液体环氧树脂通过相反转法制备环氧树脂乳液，也可单独配制成环氧树脂乳液。

本发明提出的非离子型活性环氧乳化剂的制备方法为：先用单环氧基化合物与α-甲氧基-ω-烷基聚醚胺充分反应得到封端的α-甲氧基-ω-N-烷基聚醚(简称MPE)，然后加入等摩尔比的酚醛环氧树脂和适量溶剂，搅拌成均相溶液后在15～50℃反应6～24h，再减压蒸馏除去溶剂即制得非离子型活性乳化剂(简称MPEF)。其中，单环氧基化合物与α-甲氧基-ω-烷基聚醚胺充分反应进行封端的产物α-甲氧基-ω-N-烷基聚醚采用下面的通式(1)表示：

通式(1)中：m、n、x、y均为整数，且4≤m≤30，且0≤n≤2，0≤x≤1，0≤y≤2；苯环上的取代基位于苯环的邻、间、或对位。

本发明还提出一种水性环氧树脂的制备方法，该方法采用多官能团的酚醛环氧树脂与α-甲氧基-ω-N-烷基聚醚反应，将具有表面活性作用的聚醚链段引入到环氧树脂分子结构中制备了非离子型活性乳化剂，改善了乳化剂与环氧树脂的相容性。将乳化剂与环氧树脂混合，通过相反转法制备了分散相粒径为纳米级的环氧树脂就水乳液。由于该乳化剂分子结构中含有双环氧基官能团，也可直接加水配制可与固化剂进行交联反应的水性环氧树脂乳液。

所述的水性环氧树脂的制备方法由以下步骤制得：

a.先采用单环氧化合物与α-甲氧基-ω-烷基聚醚胺充分反应得到封端的α-甲氧基-ω-N-烷基聚醚，简称MPE；

b.然后加入等摩尔比的酚醛环氧树脂和适量溶剂，搅拌成均相溶液后在15～50℃反应6～24h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂即得非离子型活性乳化剂，简称MPEF；

c.该乳化剂与环氧树脂(EP)按不同摩尔比加入分散釜中混合均匀，然后滴加去离子水通过相反转法制备固含量为40～60％的环氧树脂水乳液(简称MPEF/EP水乳液)。