[发明专利]一种用于防腐涂层的水性环氧树脂、应用及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于防腐涂层的水性环氧树脂、应用及其制备方法，其制备方法为通过在环氧树脂的分子链上引入强亲水性聚乙二醇支链的方式实现了环氧树脂的自乳化功能，同时由于分子链段较短，在聚乙二醇的作用下，固含量最高可达66.7％。此外，该水性乳液在制备过程中不需要使用任何额外的醇溶性溶剂和其他高沸点有机溶剂，生产过程及产品使用过程都非常环保，该水性环氧树脂可与水性氨类固化剂混合固化成膜，用于防腐。

技术领域

本发明公开涉及高分子合成及水性乳液制备的技术领域，尤其涉及一种水性环氧树脂及其制备方法和应用。

背景技术

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的聚氨酯体系，在环保型涂料、胶黏剂和油墨等领域中广泛应用，具有无污染、安全、机械性能优良等优点。但现有工业产品也存在固含量不高、表干慢及添加N-甲基吡咯烷酮(NMP)等高沸点有机溶剂等问题。为提高固含量并解决NMP的残存问题，专利CN202010533710.6采用脂肪族异氰酸酯、聚己内脂二元醇(PCL)为原材料，利用DMPA与PCL相容性好而无需使用NMP来制备水性聚氨酯，最终制得固含量在45-48％的水性聚氨酯乳液，但脂肪族异氰酸酯相较于芳香族异氰酸酯、聚己内酯二元醇相较于其他聚合物二元醇在成本上升高明显，不利于工业化和大面积使用。

环氧树脂分子链上不含亲水基团，不具备自乳化功能，多是以添加外乳化剂的方式进行乳化分散，如专利CN201911032050.7和CN201911358464.9，均通过外加乳化剂及溶剂的方式实现环氧树脂的乳化，该方法会导致乳液成膜时乳化剂及部分溶剂仍残留在漆膜内，对膜的力学性能及环保性能都有影响。

因此，如何研发一种水性环氧树脂的制备方法，以在保持环保性的同时，还不影响成膜的力学性能，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种用于防腐涂层的水性环氧树脂、应用及其制备方法，以解决以往环氧树脂只能通过添加外乳剂的方式，实现乳化分散，不仅存在不环保的问题，而且还存在影响膜的力学性能的问题。

一方面，本发明提供了一种用于防腐涂层的水性环氧树脂的制备方法，该方法包括如下步骤：

S1：采用羧基化的聚乙二醇单甲醚对环氧树脂的环氧基团进行开环反应，制备获得含羟基的环氧齐聚物；

S2：将所述含羟基的环氧齐聚物与异氰酸酯进行封端反应，获得氨基甲酸酯基团的环氧树脂；

S3：在所述氨基甲酸酯基团的环氧树脂中加入去离子水，搅拌后，获得水性环氧树脂乳液。

优选，所述羧基化的聚乙二醇单甲醚的分子量为200-1000g/mol。

进一步优选，所述环氧树脂为乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、戊二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚以及聚丙二醇二缩水甘油醚中的一种。

进一步优选，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体中的一种。

进一步优选，步骤S1中，所述开环反应的反应温度为120℃，反应时间为2h。

进一步优选，步骤S2中，所述封端反应的反应温度为25～80℃，反应时间为0.5～4h。

进一步优选，步骤S3中，所述去离子水与所述氨基甲酸酯基团的环氧树脂的重量比为0.5～2：1。

进一步优选，步骤S3中，所述搅拌的搅拌速度为1000～2000r/min，搅拌时间为10-30min。

另一方面，本发明还提供了一种用于防腐涂层的水性环氧树脂，该水性环氧树脂为采用上述任意一种方法制备获得。