[发明专利]一种含环氧基团的磺酸盐型双阴离子乳化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水性涂料领域，具体涉及到一种含环氧基团双阴离子磺酸盐型乳化剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂具有粘附力强、收缩性低，化学稳定性好等特点，可广泛用于涂料、胶黏剂、油墨、复合材料等领域，目前在上述领域应用的环氧树脂大多是溶剂型，大量使用有机溶剂存在环境污染、浪费资源、危害健康、消防隐患等问题。通过环氧树脂的水性化减少或不用有机溶剂是解决溶剂型环氧树脂存在的上述问题的有效方法。

环氧树脂水性化的方法有三种:机械法、化学改性法和相反转法。化学改性法是目前广泛采用的方法，化学改性包括非离子改性、阳离子改性、阴离子改性等方法。其中非离子改性是较为常见的方法，但是此方法一般步骤复杂，成本较高。阴离子改性中较多的采用的是羧酸盐阴离子改性，少见采用磺酸盐阴离子改性。与磺酸盐相比，羧酸盐属弱酸盐，形成的环氧树脂乳液的双电层结构不及磺酸盐稳定，因此，采用磺酸盐改性环氧树脂可得到更稳定的水性环氧树脂，而且，使用的亲水基团含量更低，成膜耐水性更好。

中国发明专利(公开专利号CN1911920A)公开了一种2-氨基乙磺酸改性的水性环氧树脂及其制备方法，该水性环氧树脂由按质量分数计环氧树脂100份、2-氨基乙磺酸3-50份、水10-50份，乳化剂0.3-5份混合后在80-85℃下共聚反应合成得到。该方法需氢氧化钠等碱类中和成盐，耐水性不好，且该方法所用的乳化剂属于非反应型乳化剂，不参与固化成膜，容易遇水析出而从涂膜中游离出来，影响涂膜的外观和防腐性能。

中国发明专利(公开专利号CN1415680A)利用环氧树脂与聚醚二元醇在路易斯酸的催化下，高温合成了端基为环氧基和羟基的反应型乳化剂，将环氧树脂用共溶剂进行溶解，再加入一定量的环氧树脂，高速搅拌下滴加水相反转形成稳定的水性环氧乳液。该方法采用常用的非离子型的乳化剂的合成方法，需要加入一定量的催化剂和在高温下反应，而且形成乳液的粒径较大，不利于充分的与固化剂进行交联固化，从而导致漆膜的性能会受到影响。

美国专利USP5602193采用端羧基聚醚与环氧基的反应，生成具有聚醚与聚酯链段的乳化剂，由于酯基的易水解性，导致漆膜的耐水性并不好，而且所需反应步骤多，反应时间长，不易进行大规模化应用。

发明内容

本发明通过在环氧树脂中引入具有亲水性的磺酸盐单体，使得合成的乳化剂一端为亲水的磺酸盐结构，一端为与环氧树脂结构相似的环氧结构。得到的乳化剂的亲油端能很好的与环氧树脂进行结合，在相反转的过程中形成更为稳定的乳液。

具体技术要求如下：

一种含环氧基团的磺酸盐型双阴离子乳化剂，所述含环氧基团的磺酸盐型双阴离子乳化剂的结构式为：

其中x,y,z值范围为1≤x+z≤50,0≤y≤50；

R包括

或

中的一种以上；其中n值的范围为1≤n≤10。

一种含环氧基团的磺酸盐型双阴离子乳化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)在反应器中，按质量份数计，加入5-20份二元胺，5-20份溶剂A，在搅拌下，控制温度40-80℃，加入1-20份磺内酯，保持温度40-80℃下反应1-5小时，即得仲氨基磺酸初产物；

(2)将步骤(1)得到的仲氨基磺酸初产物用碱性溶液中和成仲氨基磺酸盐溶液，继续加入溶剂A，将仲氨基磺酸盐溶液配制成为质量百分比浓度为50％-80％的仲氨基磺酸盐溶液；

(3)取10-90份二缩水甘油醚树脂，充分溶解在溶剂B中，控制温度70-100℃下，加入5-80份的50％-80％的仲氨基磺酸盐溶液，保持温度70-100℃下反应4-6小时，冷却，加入溶剂C，搅拌，析出，过滤，得到产物，除去溶剂，得到终产物淡黄色固体，即为所制的含环氧基团的磺酸盐型双阴离子乳化剂。

上述方法中，步骤(1)中所述的二元胺带有两伯氨基官能团，包括聚氧化丙烯二胺或者端氨基聚丙醇乙醇中的一种；其中所述聚氧化丙烯二胺包括聚氧化丙烯二胺D230、聚氧化丙烯二胺D400、聚氧化丙烯二胺D2000；所述端氨基聚丙醇乙醇包括端氨基聚丙醇乙醇HK511、氨基聚丙醇乙醇ED600、端氨基聚丙醇乙醇ED900、端氨基聚丙醇乙醇ED2003；优选聚氧化丙烯二胺D230。

上述方法中，步骤(1)中所述的磺内酯为环状磺酸酯，包括1,3-丙烷磺内酯，1,4-丁烷磺内酯或2,4-丁烷磺内酯中的一种。优选1,3-丙磺内酯。