專利名稱：一種水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，特別涉及一種水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液及其制備 方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂是溶劑型和粉末型的，具有良好的強(qiáng)度、耐磨性、耐化 學(xué)性、耐腐蝕性等。但是，粉末型環(huán)氧樹脂的涂層密度較差，施工難度較大， 需要借助一些專用設(shè)備才能施工；溶劑型環(huán)氧樹脂在施工過程中會(huì)揮發(fā)大量 的溶劑，污染環(huán)境，而且有些有毒的溶劑(比如三苯類)還會(huì)對(duì)人體有比較 大的傷害作用。近年來，有關(guān)環(huán)境污染限制的法律與法規(guī)相繼出臺(tái)，零voc 或低voc的體系已經(jīng)成為新材料的研究方向。水性環(huán)氧樹脂具有很多優(yōu)點(diǎn)，
如低VOC含量、使用安全、可用水清洗、工藝日益成熟、符合環(huán)保要求等； 而且，水性環(huán)氧樹脂可以在室溫或潮濕的環(huán)境下固化，固化時(shí)間和溫度可根 據(jù)施工要求來調(diào)整。目前，水性環(huán)氧樹脂的制備方法有以下幾種 一種制備 方法是把固化劑做成水性的，在施工現(xiàn)場(chǎng)把環(huán)氧樹脂、稀釋劑等加入水性固 化劑中，分散成為水性環(huán)氧樹脂，如申請(qǐng)?zhí)枮?00410051180.2的專利；但 是，由于親水固化劑和疏水環(huán)氧樹脂在親水方面的巨大差別，使得兩者在溶 度參數(shù)上不相配，從而引起成膜后的相分離，導(dǎo)致強(qiáng)度等性能下降，而且由 于體系使用了稀釋劑，所以環(huán)氧樹脂固化后還會(huì)釋放出一些沒有完全固化的 稀釋劑。另一種制備方法是先把環(huán)氧樹脂做成水性乳液，把固化劑也做成水 性固化劑，然后做成雙組份體系。由于環(huán)氧樹脂是憎水的，所以要把它分散 到水中就必須要引入親水基團(tuán)。第二種是把環(huán)氧樹脂乳化，可分為外乳化法 如US3945964和內(nèi)乳化法如US4197389。外乳化法就是借助于外加的乳化 劑，將液體或磨碎的固體環(huán)氧樹脂通過機(jī)械攪拌分散于水中，形成穩(wěn)定的水 包油乳液體系。外乳化可分為直接乳化法和相反轉(zhuǎn)法，但是，直接乳化得到 的乳液體系不太穩(wěn)定，顆粒較粗，不易控制。內(nèi)乳化法如US4197389，它采 用兩歩法，先合成乳化劑，再和環(huán)氧樹脂反應(yīng)來制備水性環(huán)氧樹脂乳液，制 備工藝較復(fù)雜。;現(xiàn):
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種環(huán)境友好、成 本低、工藝簡(jiǎn)單的水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液的制備方法。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方 一種水性自乳化環(huán)氧'
環(huán)氧樹脂
親水多元醇
其它多元醇
催化劑
活性稀釋劑
溶劑
水
所述環(huán)氧樹脂可為雙酚A型環(huán) 氧樹脂或多元醇縮水甘油醚型環(huán)氧〗 酚A型環(huán)氧，如E-12、 E—20、
以上混合物。
所述親水性多元醇可為聚乙二醇、乙二醇和丙二醇的共聚物，或乙二 醇和丁二醇的共聚物。
所述其它多元醇是小分子多元醇，可為乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二 醇、己二醇、雙酚A、聯(lián)苯二醇、甘油或TMP季戊四醇。
所述催化劑是三苯基磷或三氟化硼乙醚。
所述活性稀釋劑是單官能基的低粘度環(huán)氧樹脂，如苯基縮水甘油醚或丁 基縮水甘油醚。
所述溶劑可為正丁醇、丁酮或乙二醇單甲醚等水溶性溶劑。 上述水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液的制備方法，是在100 13CTC下，將上述 配比的環(huán)氧樹脂、親水多元醇、其它多元醇、活性稀釋劑和溶劑混合均勻， 在催化劑的作用下反應(yīng)2 5小時(shí)，然后開始降溫，溫度降低到60 10CTC時(shí)， 在高速攪拌下，緩慢加入去離子水，水完全加入后，再攪拌0.5~2小時(shí)，過
旨乳液，按重量百分比計(jì)，包括下述原料:
20~60%
2~20%
0 10%
0.1~2%
0 10%
1~10%
30~70%。
:樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂、鄰甲酚醛型環(huán)
脂中的一種或一種以上混合物；優(yōu)選雙 :一35、 E-44或E —51中的一種或一種
濾，得到水性自乳化環(huán)
q匕②乳液。
本發(fā)明采用的自乳化法是利用環(huán)氧樹脂活性基團(tuán)的反應(yīng)活性將親水基團(tuán)
4或鏈段引入到環(huán)氧樹脂分子上，從而增加其親水親油平衡值(HLB)，使其能 在水中自乳化分散。該方法制備的環(huán)氧乳液，因?yàn)槭侵苯影延H水基團(tuán)引入到
環(huán)氧樹脂分子上的，所以其親水基團(tuán)的含量大大減少，用較少的量就卩T以達(dá)
到很好的乳化效果。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果 (1 )本發(fā)明的水性環(huán)氧樹脂乳液是由親水性多元醇對(duì)憎水性環(huán)氧樹脂進(jìn) 行化學(xué)改性，是憎水的環(huán)氧樹脂分子上接入親水的鏈，使其具有親水親油兩 種性質(zhì)。
(2)本發(fā)明的制備水性環(huán)氧樹脂過程是一步法制備的，具有更加簡(jiǎn)單的 過程，同時(shí)具有節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，制備的水性環(huán)氧樹脂乳液還具有良 好的性能。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一歩詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不 限于此。
實(shí)施例1
將100gE-51， 7.4g聚乙二醇2000 (PEG-2000，分子量2000)， 0.4g
三苯基磷催化劑以及10g正丁醇一起加入反應(yīng)瓶中，加熱至13CTC，反應(yīng)2 小時(shí)后，開始降溫，溫度降低到10CTC時(shí)，在高速攪拌下，緩慢加入252g去 離子水，水完全加入后，再攪拌0.5小時(shí)，過濾，得到水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液。
實(shí)施例2
將100gE-44， 10g PEG-4000 (分子量4000)， 10gBis-A， 0.6g三苯基
磷催化劑以及10g 丁酮一起加入反應(yīng)瓶中，加熱至10CTC，反應(yīng)5小時(shí)后， 開始降溫，溫度降低到6CTC時(shí)，在高速攪拌下，緩慢加入150g去離子水， 水完全加入后，再攪拌1小時(shí)，過濾，得到水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液。
實(shí)施例3
將100gE-44， 40g PEG-2000， 5g甘油，0.6g 二苯基磷催化劑以及5g 丁酮-起加入反應(yīng)瓶屮，加熱至120°C，反應(yīng)4小時(shí)后，開始降溫，溫度降 低到8CTC時(shí)，在高速攪拌下，緩慢加入50g去離子水，水完全加入后，再攪 拌2小時(shí)，過濾，得到水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液。
5實(shí)施例4
將100gE-44， 20g PEG-2000, 10g 丁二醇，1g三苯基磷催化劑以及10g 乙二醇單甲醚一起加入反應(yīng)瓶中，加熱至12CTC，反應(yīng)4小時(shí)后，開始降溫， 溫度降低到8CTC時(shí)，在高速攪拌下，緩慢加入350g去離子水，水完全加入 后，再攪拌2小時(shí)，過濾，得到水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液。
實(shí)施例5
將100gE-20， 10gPEG-2000， 20g丙二醇，1g三苯基磷催化劑以及2g 乙二醇單甲醚一起加入反應(yīng)瓶中，加熱至12CTC，反應(yīng)3小時(shí)后，開始降溫， 溫度降低到9CTC時(shí)，在高速攪拌下，緩慢加入67g去離子水，水完全加入后， 再攪拌2小時(shí)，過濾，得到水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液。
實(shí)施例6
將100gE-35， 5gPEG-4000, 18g丙二醇，20gBGE， 4g三氟化硼乙醚 催化劑以及3g乙二醇單甲醚-一起加入反應(yīng)瓶中，加熱至12(TC，反應(yīng)3小時(shí) 后，開始降溫，溫度降低到9(TC時(shí)，在高速攪拌下，緩慢加入50g去離子水， 水完全加入后，再攪拌1小時(shí)，過濾，得到水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液。
實(shí)施例7
將100gE-12， 20gPEG-2000， 10gAGE， 0.5三氟化硼乙醚催化劑以及 5g乙二醇單甲醚一起加入反應(yīng)瓶中，加熱至12CTC，反應(yīng)3小時(shí)后，開始降 溫，溫度降低到95'C時(shí)，在高速攪拌下，緩慢加入35g去離子水，水完全加 入后，再攪拌1小時(shí)，過濾，得到水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液。
實(shí)施例8
將100gE-44， 10g PEG-4000 (分子量4000)， 5g乙二醇，0.6g三苯基 磷催化劑以及10g 丁酮一起加入反應(yīng)瓶中，加熱至11(TC，反應(yīng)5小時(shí)后， 開始降溫，溫度降低到7CrC時(shí)，在高速攪拌下，緩慢加入150g去離子水， 水完全加入后，再攪拌1小時(shí)，過濾，得到水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液。
實(shí)施例9
將100gE-44， 10g聚乙二醇和丙二醇的共聚物(其中乙二醇占37%，
6分子量為1800)， 5g乙二醇，0.6g三苯基磷催化劑以及10g 丁酮一起加入反
應(yīng)瓶中，加熱至iicrc，反應(yīng)5小時(shí)后，開始降溫，溫度降低到7crc時(shí)，在
高速攪拌下，緩慢加入150g去離子水，水完全加入后，再攪拌1小時(shí)，過濾， 得到水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液。
實(shí)施例10
將100gE-12， 20g聚乙二醇和丁二醇的共聚物(其中乙二醇占45%，分 子量為1900)， 10gAGE， 0.5三氟化硼乙醚催化劑以及5g乙二醇單甲醚一 起加入反應(yīng)瓶中，加熱至12CTC，反應(yīng)3小時(shí)后，開始降溫，溫度降低到95 。C時(shí)，在高速攪拌下，緩慢加入35g去離子水，水完全加入后，再攪拌1小 時(shí)，過濾，得到水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液。
權(quán)利要求
1、一種水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于按重量百分比計(jì)，包括下述原料環(huán)氧樹脂20～60％親水多元醇 2～20％其它多元醇 0～10％催化劑 0.1～2％活性稀釋劑 0～10％溶劑1～10％水 30～70％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于所述環(huán)氧樹脂是雙酚A型環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂、鄰甲酚醛型環(huán)氧樹脂或多元醇縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂中的一種或一種以上混合物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于所述親水性多元醇是聚乙二醇、乙二醇和丙二醇的共聚物、或乙二醇和丁二醇的共聚物。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于所述其它多元醇是乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、雙酚A、聯(lián)苯二醇、甘油或TMP季戊四醇。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于所述催化劑是三苯基磷或三氟化硼乙醚。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于所述活性稀釋劑是苯基縮水甘油醚或丁基縮水甘油醚。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于所述溶劑是正丁醇、丁酮或乙二醇單甲醚。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液的制備方法，其特征在于在100 13crc下，將上述配比的環(huán)氧樹脂、親水多元醇、其它多元醇、活性稀釋劑和溶劑混合均勻，在催化劑的作用下反應(yīng)2 5小時(shí)，然后開始降溫，溫度降低到60 10(TC時(shí)，在高速攪拌下，緩慢加入去離子水，水完全加入后，再攪拌0.5 2小時(shí)，過濾，得到水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液。
全文摘要
本發(fā)明提供一種水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液及其制備方法。本發(fā)明采用一步法制備水性自乳化環(huán)氧樹脂乳液，在保持乳液性能優(yōu)良的同時(shí)，制備方法具有操作簡(jiǎn)單，節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于環(huán)保涂料、膠粘劑等。
文檔編號(hào)C08L63/00GK101463179SQ20071003270
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者蘭延勛, 呂滿庚 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州化學(xué)研究所