本發(fā)明涉及水性涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯及其制備方法。

背景技術(shù)：

水性涂料常用的水性樹(shù)脂有：水性環(huán)氧樹(shù)脂、水性聚氨酯、水性丙烯酸樹(shù)脂、水性醇酸樹(shù)脂等。水性環(huán)氧樹(shù)脂是指環(huán)氧樹(shù)脂以微?；蛞旱蔚男问椒稚⒃谝运疄檫B續(xù)相的分散介質(zhì)中而配得的穩(wěn)定分散體系。由于環(huán)氧樹(shù)脂是線型結(jié)構(gòu)的熱固性樹(shù)脂，所以施工前必須加入水性環(huán)氧固化劑，在室溫環(huán)境下發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，環(huán)氧樹(shù)脂固化后就改變了原來(lái)可溶可熔的性質(zhì)而變成不溶不熔的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，顯示出優(yōu)異的性能。

為了改善水性涂料的漆膜性能，使其能達(dá)到溶劑型涂料漆膜的優(yōu)異性能，涂膜干燥后形成交聯(lián)已成普遍要求。通過(guò)交聯(lián)，涂膜形成高度的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使涂膜的耐水性、耐腐蝕性及機(jī)械強(qiáng)度較之非交聯(lián)型得到很大程度的提高。按照交聯(lián)方式，交聯(lián)可以分為高溫交聯(lián)、uv固化交聯(lián)和室溫交聯(lián)。高溫交聯(lián)需要加熱而消耗大量能量，而uv固化交聯(lián)的應(yīng)用范圍受到限制，如不能應(yīng)用于建筑涂料中。而室溫交聯(lián)不僅能夠節(jié)省能源，而且還適用于任何涂裝和施工條件。

隨著人們對(duì)涂料的涂膜性能要求越來(lái)越高，現(xiàn)有的水性涂料的性能往往不能滿(mǎn)足應(yīng)用的要求，需要改進(jìn)漆膜的耐水性、耐磨性、耐腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度等性能。水性環(huán)氧酯是水性環(huán)氧樹(shù)脂的一種,為水性環(huán)氧樹(shù)脂的改性產(chǎn)品之一，可配制成水性工業(yè)涂料，涂膜對(duì)金屬的附著力強(qiáng)，具有優(yōu)良的耐水性、耐堿性、耐化學(xué)腐蝕性，涂膜堅(jiān)韌、耐沖擊力等突出的性能優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)有的室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯耐水性差，耐候性差。部分通過(guò)丙烯酸改性后得到的室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯其干燥速度有所提高，但其耐腐蝕性相對(duì)較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種耐水性能、耐腐蝕性能好的室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯，包括亞麻油酸、環(huán)氧樹(shù)脂e-20、環(huán)氧樹(shù)脂e-03、苯甲酸、苯酐、抗氧劑、多氮丙啶交聯(lián)劑和乙二醇丁醚；以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述亞麻油酸：26-32份；環(huán)氧樹(shù)脂e-20：12-16份；環(huán)氧樹(shù)脂e-03：8.5-12.5份；苯甲酸：4.8-7.5份；苯酐:2.2-3.8份；抗氧劑：0.2份；多氮丙啶交聯(lián)劑：0.5-2份；乙二醇丁醚18-25份。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選的，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括所述亞麻油酸：28-30份；環(huán)氧樹(shù)脂e-20：13-15份；環(huán)氧樹(shù)脂e-03：9-11份；苯甲酸：5.5-7.2份；苯酐:2.5-3.5份；抗氧劑：0.2份；多氮丙啶交聯(lián)劑：0.8-1.5份；乙二醇丁醚18-25份。

其中，所述環(huán)氧樹(shù)脂e-20為雙酚a型環(huán)氧樹(shù)脂(e-20)。

所述環(huán)氧樹(shù)脂e-03為雙酚a型環(huán)氧樹(shù)脂(e-03)。

所述多氮丙啶交聯(lián)劑為三官能團(tuán)的氮丙啶交聯(lián)劑。

進(jìn)一步，所述三官能團(tuán)的氮丙啶交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷-三[3-(2-甲基氮丙啶基)]丙酸酯、三羥甲基丙烷-三(3-氮丙啶基)丙酸酯或季戊四醇-三(3-氮丙啶基)丙酸酯)。

本發(fā)明提供一種制備室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯的方法，

步驟一、將26-32份亞麻油酸、12-16份環(huán)氧樹(shù)脂e-20、8.5-12.5份環(huán)氧樹(shù)脂e-03、4.8-7.5份苯甲酸、2.2-3.8份苯酐、0.2份抗氧劑依次添加到反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜的溫度從室溫升溫到120℃；

步驟二、開(kāi)啟反應(yīng)釜的攪拌裝置進(jìn)行攪拌，將溫度升溫至160℃，然后保溫進(jìn)行第一次酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)；

步驟三，繼續(xù)將溫度升溫至180℃，然后保溫進(jìn)行第二次酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)；

步驟四、繼續(xù)將溫度升溫至240℃，然后保溫進(jìn)行第三次酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間3至4小時(shí)；

步驟五、開(kāi)啟反應(yīng)釜內(nèi)的冷卻系統(tǒng)將反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至160℃，加入0.5-2份多氮丙啶交聯(lián)劑后保溫進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)；

步驟六、再次開(kāi)啟反應(yīng)釜內(nèi)的冷卻系統(tǒng)將反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至120℃，加入18-25份乙二醇丁醚，攪拌均勻后制得耐水性、耐腐蝕性好的室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有點(diǎn)和有益效果是：采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，通過(guò)多氮丙啶這種氮雜環(huán)類(lèi)型的交聯(lián)固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈中的羧基親水基團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，把環(huán)氧樹(shù)脂原有的線型結(jié)構(gòu)通過(guò)交聯(lián)改性形成網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，提高水性環(huán)氧酯樹(shù)脂的內(nèi)聚力，合成了耐水性、防腐性均優(yōu)良的室溫自交聯(lián)型水性改性環(huán)氧酯樹(shù)脂，大大提高了該水性環(huán)氧酯樹(shù)脂的耐腐蝕性、耐酸堿性、耐水性和對(duì)基材的附著力。

具體實(shí)施方式

一種室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯，包括亞麻油酸、環(huán)氧樹(shù)脂e-20、環(huán)氧樹(shù)脂e-03、苯甲酸、苯酐、抗氧劑、多氮丙啶交聯(lián)劑和乙二醇丁醚；以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述亞麻油酸：26-32份；環(huán)氧樹(shù)脂e-20：12-16份；環(huán)氧樹(shù)脂e-03：8.5-12.5份；苯甲酸：4.8-7.5份；苯酐:2.2-3.8份；抗氧劑：0.2份；多氮丙啶交聯(lián)劑：0.5-2份；乙二醇丁醚18-25份。

作為優(yōu)選的，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括所述亞麻油酸：28-30份；環(huán)氧樹(shù)脂e-20：13-15份；環(huán)氧樹(shù)脂e-03：9-11份；苯甲酸：5.5-7.2份；苯酐:2.5-3.5份；抗氧劑：0.2份；多氮丙啶交聯(lián)劑：0.8-1.5份；乙二醇丁醚18-25份。

下面通過(guò)三個(gè)具體實(shí)施方式來(lái)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)闡述：

實(shí)施方式一

一種室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯，包括亞麻油酸、環(huán)氧樹(shù)脂e-20、環(huán)氧樹(shù)脂e-03、苯甲酸、苯酐、抗氧劑、多氮丙啶交聯(lián)劑和乙二醇丁醚；以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述亞麻油酸：29份；環(huán)氧樹(shù)脂e-20：14份；環(huán)氧樹(shù)脂e-03：10份；苯甲酸：6份；苯酐:3份；抗氧劑：0.2份；多氮丙啶交聯(lián)劑：1份；乙二醇丁醚21.5份。

其中，所述環(huán)氧樹(shù)脂e-20為雙酚a型環(huán)氧樹(shù)脂(e-20)。

所述環(huán)氧樹(shù)脂e-03為雙酚a型環(huán)氧樹(shù)脂(e-03)。

所述多氮丙啶交聯(lián)劑為三官能團(tuán)的氮丙啶交聯(lián)劑。

進(jìn)一步的，所述三官能團(tuán)的氮丙啶交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷-三[3-(2-甲基氮丙啶基)]丙酸酯、三羥甲基丙烷-三(3-氮丙啶基)丙酸酯或季戊四醇-三(3-氮丙啶基)丙酸酯)。

一種室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯的制備過(guò)程如下：

步驟一、將29份亞麻油酸、14份環(huán)氧樹(shù)脂e-20、10份環(huán)氧樹(shù)脂e-03、6份苯甲酸、3份苯酐、0.2份抗氧劑依次添加到反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜的溫度從室溫升溫到120℃；

步驟二、開(kāi)啟反應(yīng)釜的攪拌裝置進(jìn)行攪拌，將溫度升溫至160℃，然后保溫進(jìn)行第一次酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)；

步驟三，繼續(xù)將溫度升溫至180℃，然后保溫進(jìn)行第二次酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)；

步驟四、繼續(xù)將溫度升溫至240℃，然后保溫進(jìn)行第三次酯化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間3.5小時(shí)；

步驟五、開(kāi)啟反應(yīng)釜內(nèi)的冷卻系統(tǒng)將反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至160℃，加入3份多氮丙啶交聯(lián)劑后保溫進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)；在反應(yīng)過(guò)程中，多氮丙啶中的氮丙環(huán)與環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈中的羧基交聯(lián)反應(yīng)。

所述多氮丙啶交聯(lián)劑為三官能團(tuán)的氮丙啶交聯(lián)劑，其的分子結(jié)構(gòu)式為：

三官能團(tuán)的氮丙啶交聯(lián)劑是一種含有氮丙環(huán)有機(jī)活性基的氮雜環(huán)類(lèi)型交聯(lián)固化劑。氮丙環(huán)具有與羧基進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)的活性，其反應(yīng)機(jī)理為：

與羧基反應(yīng)：

與羧基室溫自交聯(lián)反應(yīng)

經(jīng)過(guò)反應(yīng)后將環(huán)氧樹(shù)脂原有的線型結(jié)構(gòu)通過(guò)交聯(lián)改性形成網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，提高水性環(huán)氧酯樹(shù)脂的內(nèi)聚力，合成了耐水性、防腐蝕性均優(yōu)良的室溫自交聯(lián)型水性改性環(huán)氧酯樹(shù)脂，大大提高了該水性環(huán)氧酯樹(shù)脂的耐腐蝕性、耐酸堿性、耐水性和對(duì)基材的附著力。

步驟六、再次開(kāi)啟反應(yīng)釜內(nèi)的冷卻系統(tǒng)將反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至120℃，加入19.5份乙二醇丁醚，攪拌均勻后制得耐水性、耐腐蝕性好的水室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯。

本實(shí)施例得到的產(chǎn)品室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯檢測(cè)結(jié)果：

本發(fā)明得到的室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯應(yīng)用于水性工業(yè)防腐涂料中，將其與有機(jī)胺中和，制得水性工業(yè)涂料，采用噴涂方式涂覆于標(biāo)準(zhǔn)馬口鐵板表面上，室溫放置7天后，鐵板表面形成一層厚度25-30μm的漆膜，取出放至恒溫，進(jìn)行各項(xiàng)性能檢測(cè)，該漆膜的性能如下表所示：

其中，干燥速度：按照gb1728的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)得實(shí)際數(shù)據(jù)。

漆膜厚度：按照gb1764的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)，符合標(biāo)準(zhǔn)樣板的要求。

附著力：按照gb/t1720-1988的規(guī)定，使用劃格法進(jìn)行測(cè)試，檢驗(yàn)結(jié)果均在1級(jí)以上。

硬度：按照gb/t6739-2006的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)，按標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法進(jìn)行鉛筆法試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果的硬度大于等于hb，性能達(dá)到檢測(cè)指標(biāo)要求。

耐沖擊性：按照gb/t1732-2007的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果的耐沖擊性大于等于40cm，性能達(dá)到檢測(cè)指標(biāo)要求。

耐水性：按照gb/t1733-93的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)，耐水性大于等于240h，允許輕微變色，6小時(shí)可恢復(fù)。

耐鹽霧性：按照gb/t1771-2007的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)，耐鹽霧性能大于等于400h，漆膜無(wú)變化。

實(shí)施方式二

一種室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述亞麻油酸：32份；環(huán)氧樹(shù)脂e-20：16份；環(huán)氧樹(shù)脂e-03：12.5份；苯甲酸：7.5份；苯酐:3.8份；抗氧劑：0.2份；多氮丙啶交聯(lián)劑:2份；乙二醇丁醚25份。采用上述配比后，將制備方法的步驟四的保溫時(shí)間設(shè)定為4小時(shí)。制得產(chǎn)品后，經(jīng)過(guò)測(cè)試產(chǎn)品效果滿(mǎn)足要求，并應(yīng)用于水性工業(yè)防腐涂料中，制得的水性工業(yè)涂料具有良好的耐水性、耐腐蝕性和對(duì)基材的附著力等性能。

實(shí)施方式三

一種室溫自交聯(lián)型水性環(huán)氧酯，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述亞麻油酸：26份；環(huán)氧樹(shù)脂e-20：12份；環(huán)氧樹(shù)脂e-03：8.5份；苯甲酸：4.8份；苯酐:2.2份；抗氧劑：0.2份；多氮丙啶交聯(lián)劑:0.5份；乙二醇丁醚18份。采用上述配比后，將制備方法的步驟四的保溫時(shí)間設(shè)定為3小時(shí)。制得產(chǎn)品后，經(jīng)過(guò)測(cè)試產(chǎn)品效果滿(mǎn)足要求，并應(yīng)用于水性工業(yè)防腐涂料中，制得的水性工業(yè)涂料具有良好的耐水性、耐腐蝕性和對(duì)基材的附著力等性能。

本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請(qǐng)相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍。