[发明专利]一种水性环氧乳液、水性环氧树脂涂料及其制备方法

说明书

本发明属于环氧涂料的技术领域，公开了一种水性环氧乳液、水性环氧树脂涂料及其制备方法。水性环氧乳液的制备方法为：1)将聚乙二醇与顺丁烯二酸酐加热反应，随后加入环氧树脂继续升温反应，得到环氧树脂乳化剂；2)将环氧树脂乳化剂与环氧树脂混合，通过相反转技术，得到水性环氧乳液。水性环氧涂料的制备方法为：T1)将胺类化合物与环氧树脂加热反应，然后加入聚乙二醇二缩水甘油醚继续升温反应，再加入丁基乙烯基醚继续反应，得到水性固化剂；T2)将水性固化剂与水性环氧乳液混合，得到水性环氧涂料。本发明的水性环氧乳液稳定性好；水性环氧涂料在室温固化，适用周期长，所形成的涂层具有良好的力学性能、硬度及耐酸碱性。

技术领域

本发明属于环氧涂料的技术领域，涉及一种水性环氧乳液、水性环氧涂料及其制备方法。

技术背景

目前环氧树脂主要应用于涂料行业和电子封装行业，覆盖了汽车、船舶、交通、电力、能源、食品等众多民用及军工领域，且国内外市场需求不断扩大，尤其是在涂料方面的应用具有极大的发展前景。但由于环氧树脂难溶于水，传统的环氧涂料以有机溶剂为溶剂，导致使用过程中挥发性有机化合物排放对环境造成污染，也对人们的健康造成威胁。近年来随着世界经济和科学技术的发展，人们更加注重使用无毒、无污染的环保型涂料，而水性环氧涂料以水作为溶剂，大大降低了有机溶剂的试用，因此，开发水性环氧树脂涂料，无论是从经济效益还是社会效益出发，都具有非常重要的意义。

现有技术中，根据所用环氧树脂物理状态的不同可将水性环氧树脂涂料分成四种类型，包括Ⅰ型水性环氧体系(改性胺类固化剂作为环氧树脂的乳化剂)、Ⅱ型水性环氧体系(改性环氧树脂与胺类固化剂混合)、Ⅲ型水性环氧体系(同时对环氧树脂及胺类固化剂进行改性为水溶性)和Ⅳ型水性环氧体系(环氧树脂与固化剂均做成水分散体)。目前，环氧树脂的水性化技术主要是外加乳化剂法、化学聚合法和固化剂乳化法，现有的水性环氧树脂涂料制备方法存在适用期短、需要高温固化等问题，如中国专利申请CN106751525A公开了一种水性环氧涂料，通过制备一种乳化剂将环氧树脂乳化得到环氧乳液，再以三乙烯四胺、环氧丙基醚、环氧树脂E-20和乙酸为原料合成水性固化剂，最后将固化剂与环氧树脂乳液按比例混合得到水性环氧树脂涂料。此方法制得的水性环氧涂料耐酸性较差，且适用周期太短仅为80分钟、固化时间为4h。中国专利申请CN105754073A公开了一种水性环氧树脂的制备及固化方法，但得到的水性环氧涂料稳定性较差且需要高温固化。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种水性环氧乳液、水性环氧涂料及其制备方法，提高水性环氧乳液的稳定性以及延长涂料的适用周期，降低涂料的固化温度，降低涂料的VOC值，解决现有技术中水性环氧树脂涂料稳定性差、适用周期短、需要高温固化的问题，同时提高了水性环氧涂料的力学性能、耐化学腐蚀性能。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种水性环氧乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)将聚乙二醇与顺丁烯二酸酐加热反应，随后加入环氧树脂继续升温反应，得到环氧树脂乳化剂；所述聚乙二醇的分子量为3000～4500；

2)将环氧树脂乳化剂与环氧树脂混合，通过相反转技术，得到水性环氧乳液。

步骤1)中所述聚乙二醇、顺丁烯二酸酐与环氧树脂E-51的摩尔数比1：(2～2.2)：2，优选为1：(2～2.1)：2；

步骤1)中所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，优选为E-51、E-42、E-44、E-52D、E-54、E-55等；

步骤1)中所述加热反应的温度为80～90℃，优选为83～88℃，加热反应的时间为2～3h，优选为2～2.5h；所述继续升温反应的温度为110～130℃，优选为115～125℃，继续升温反应的时间为3h～4h，优选为3.5～4h；