[发明专利]一种单组份水性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树脂乳液及其制备方法，尤其是涉及一种单组份水性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；涂料则是环氧树脂应用最为广泛的行业之一。

涂料的防腐性能主要是由涂料中的树脂决定的。环氧水性涂料与溶剂型涂料在成膜机理上的不同导致涂膜性能有所差异，水性环氧涂料的防腐性能尚达不到溶剂型相同的防腐性能。溶剂型环氧树脂涂料成膜机理：环氧树脂和固化剂以分子形式溶解在有机溶剂中，形成均相体系，固化反应在分子之间进行，因而固化反应进行得比较完全，能够形成均相的、致密的涂膜，防腐性能突出。水性环氧树脂涂料成膜机理：大部分水分蒸发后，环氧树脂乳胶粒子相互接触，形成紧密堆积的结构，残余的水分和固化剂分子则处在分散相粒子的间隙；水分进一步蒸发，分散相粒子开始凝结，形成紧密的六边形结构；同时固化剂分子扩散到分散相粒子的界面及其内部发生固化反应，树脂的玻璃化温度逐渐提高，扩散速度变慢，粒子之间很难凝结成膜。导致固化反应不完全，不能形成均匀致密的涂膜，防腐性能不如溶剂型。在施工性能方面，对水性涂料提出了延长施工周期、现场施工工艺简化等要求。

为此，国内外研究和生产单位开展了许多针对性的研究，如开发新的水性环氧树脂品种，通过降低环氧树脂分散相粒子的粒径、改善固化剂与环氧树脂的相容性来达到提高涂料防腐性能。国内外已经有很多公司都在开展粒径为纳米级的水性环氧树脂研发；相容性好的水性环氧固化剂产品也被不断开发。

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的单组份水性环氧树脂乳液及其制备方法。

本发明提出的这种单组份水性环氧树脂乳液，它包括改性环氧树脂，高效乳化剂，表面活性剂，共溶剂和水。

所述单组份水性环氧树脂乳液按以下重量百分比组成：改性环氧树脂100%，高效乳化剂5-35%，表面活性剂0-1%，共溶剂0-70%，适量水。

所述的改性环氧树脂包括：环氧树脂、聚乙二醇醚、异氰酸酯、封闭剂和催化剂；在所述改性环氧树脂中：环氧树脂与聚乙二醇醚的质量比8∶1-2∶1，环氧树脂与异氰酸酯的质量比为10∶3-5∶4，环氧树脂与封闭剂的质量比为15∶1-15∶4，催化剂的用量为体系总重量的0.01-0.1；

所述的高效乳化剂由环氧树脂、聚醚、有机硅和催化剂；其中环氧树脂与有机硅的质量比为5∶1-5∶3，环氧树脂与聚醚的质量比为6∶1-1∶1，催化剂的用量为体系总量的0.01-0.1；

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钾中的一种、或两种以及两种以上的混合物；

所述的共溶剂为丙二醇甲醚，乙二醇乙醚，乙二醇甲醚及双丙酮中的一种、或两种以及两种以上的混合物；

所述的封闭剂为己内酰胺、苯酚、甲乙酮肟中的一种、或两种以及两种以上的混合物。

所述改性环氧树脂用的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂中的一种、或两种以及两种以上的混合物。

所述改性环氧树脂用的聚乙二醇醚为分子量为1000-6000的聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的一种、或为上述聚乙二醇醚的共聚物；或为分子链中一端或两端被氨基或羧基取代的上述聚乙二醇醚及其共聚物中的一种、或两种以及两种以上的混合物。

所述高效乳化剂用的聚醚为烯丙基环氧乙烷，烯丙基环氧丙烷中的一种、或两种。

所述高效乳化剂用的有机硅为三乙氧基硅烷、四甲基二氢基二硅氧烷、六甲基二硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、环五聚二甲基硅氧烷中的一种、或两种以及两种以上的混合物。

所述的催化剂为2-乙基-4-甲基咪唑、三苯基磷、三苯基磷化氢或苄基二甲胺中的一种或两种以上的混合物。

对于所述的低分子量环氧树脂乳液，其共溶剂的添加量为环氧树脂重量的0-5%。