一種梳狀自乳化非離子型水性環(huán)氧樹脂及其乳液和制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及環(huán)氧樹脂水性化領(lǐng)域，具體設(shè)及一種梳狀自乳化非離子型水性環(huán)氧樹 脂及其乳液和制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的金屬附著力、耐腐蝕性及優(yōu)異的物理、化學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用 于電子、機(jī)械、建筑、航空和交通等領(lǐng)域，是目前防腐涂料中使用最為廣泛的樹脂。大多數(shù)環(huán) 氧樹脂僅溶于芳香姪和酬類等有機(jī)類溶劑，而不溶于水。但是有機(jī)溶劑具有諸多的缺點(diǎn)，包 括污染環(huán)境、有毒、易爆、易燃等，給儲(chǔ)運(yùn)和施工帶來了很大的不便。
[0003] 隨著民眾對環(huán)保的日益重視，W水作為分散介質(zhì)或者溶劑的環(huán)氧樹脂，即水性環(huán) 氧樹脂越來越受到歡迎。水性環(huán)氧樹脂是指環(huán)氧樹脂W微?；蛞旱蔚男问椒稚⒃赪水為連 續(xù)相的分散介質(zhì)中而制得的穩(wěn)定分散體系，其具有很多的優(yōu)點(diǎn)，如對環(huán)境危害較低，便于儲(chǔ) 運(yùn)，使用安全，而且可在潮濕的物體表面上施工，清洗方便。另一方面，水性環(huán)氧樹脂中存在 大量的離鍵使得其具有很強(qiáng)的耐堿性能。
[0004] 根據(jù)制備方法的不同，環(huán)氧樹脂水性化主要有機(jī)械法、相反轉(zhuǎn)法和化學(xué)改性法3 種方法。用化學(xué)改性法可W制得自乳化型環(huán)氧樹脂乳液，無需外加乳化劑，制得乳液的分散 相粒子尺寸大約在幾十到幾百納米間，貶存穩(wěn)定性好；同時(shí)可W根據(jù)需求，用不同的改性劑 使環(huán)氧樹脂獲得某種獨(dú)特的性能，該是用機(jī)械法和相反轉(zhuǎn)法制備水性環(huán)氧樹脂乳液無法比 擬的。朱方等利用化學(xué)改性法將二己醇胺使環(huán)氧樹脂部分開環(huán)，并用聚離多胺進(jìn)行擴(kuò)鏈，制 備出陽離子型水性環(huán)氧樹脂乳液（朱方等，自乳化水性環(huán)氧樹脂乳液的研制，高分子通報(bào)， 2008年05期，P45-P49);惠云珍等用丙締酸和苯己締對環(huán)氧樹脂進(jìn)行接枝反應(yīng)，然后用堿 中和制得陰離子型水性環(huán)氧樹脂乳液，其分散相尺寸達(dá)到納米級(jí)，貶存穩(wěn)定性良好（惠云 珍等，水性環(huán)氧樹脂乳液的合成和性能研究，粘接，2008年02期，P14-P18)。但用化學(xué)改性 法制備的離子型水性環(huán)氧體系對pH的變化適應(yīng)性較差，涂膜的柔初性及耐水性也不理想。
[0005] 化學(xué)改性法制備的非離子型自乳化水性環(huán)氧樹脂乳液由于只含親水性鏈段，不含 陰陽離子基團(tuán)，因此乳液對pH的變化適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)涂膜的柔初性及耐水性也有較大的提 升。專利CN102977376A公開了非離子型自乳化水性環(huán)氧樹脂及其制備方法，其利用聚己二 醇單甲離與二異氯酸醋反應(yīng)制備了一端含-NC0官能團(tuán)，另一端含聚離鏈段的親水性中間 體，利用此親水性中間體與環(huán)氧樹脂中的哲基反應(yīng)制備了非離子型自乳化水性環(huán)氧樹脂。 由于樹脂結(jié)構(gòu)中親水性聚離側(cè)鏈乳化能力有限，在乳液極性發(fā)生變化或溫度忽高忽低時(shí)， 會(huì)導(dǎo)致乳液的自乳化能力不足，乳液的穩(wěn)定性也會(huì)受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種梳狀自乳化非離子型水性環(huán)氧樹脂，其樹脂結(jié)構(gòu)中親水性非離 子鏈段呈梳狀分布，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因親水鏈段的分布和數(shù)量單一，導(dǎo)致的乳液自乳化 能力和穩(wěn)定性不足的問題。本發(fā)明同時(shí)提供上述梳狀自乳化非離子型水性環(huán)氧樹脂的制備 方法。
[0007] 本發(fā)明另一目的在于提供一種包含上述水性環(huán)氧樹脂的水性環(huán)氧樹脂乳液及其 制備方法。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的水性環(huán)氧樹脂采用W下技術(shù)方案；即水性環(huán)氧 樹脂具有通式1所示結(jié)構(gòu)：
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種梳狀自乳化非離子型水性環(huán)氧樹脂，其特征在于：具有通式1所示結(jié)構(gòu)：
通式1中&采用通式2所示結(jié)構(gòu)：
通式1中R2為含有兩個(gè)取代位的烴基取代基或由氧原子連接的烴基取代基，所述兩個(gè) 取代位之間的碳鏈長度不低于2個(gè)； 通式1和通式2中，X為O或1，當(dāng)X為O時(shí)，R3為含有兩個(gè)取代位的烴基取代基，所述 兩個(gè)取代位之間的碳鏈長度不低于4個(gè)；當(dāng)X為1時(shí)，R3為含有三個(gè)取代位的烴基取代基， 其中任意兩個(gè)取代位之間的碳鏈長度不低于4個(gè)； 通式2中R4為甲基或氫； I Η, H, I 通式1和通式2中所述的一〇+dc_-〇tCH3數(shù)均分子量為400~6000。 ，
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性環(huán)氧樹脂，其特征在于：通式1中R2選自碳原子數(shù)2~ 6的烷基，或?qū)ξ蝗〈交?，或間位取代苯基，或數(shù)均分子量為400~6000端羥基被取代的 聚乙二醇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性環(huán)氧樹脂，其特征在于:通式1和通式2中在X = 1時(shí)，R 3為
在X = O時(shí)，R3選自

4. 一種如權(quán)利要求1所述水性環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于：由以下步驟制備而 成： 1) 聚環(huán)氧乙烷單甲醚與三異氰酸酯或二異氰酸酯在加熱條件下，發(fā)生羥基和異氰酸酯 基的加成反應(yīng)，得到含有一個(gè)異氰酸酯基的加成產(chǎn)物； 2) 含有環(huán)氧乙烷基團(tuán)的環(huán)氧樹脂與二元醇或二元酚在加熱條件下催化反應(yīng)，得到環(huán)氧 樹脂擴(kuò)鏈產(chǎn)物； 3) 根據(jù)步驟2)擴(kuò)鏈產(chǎn)物中所含羥基摩爾數(shù)取相同摩爾數(shù)的步驟1)所述加成產(chǎn)物，將 加成產(chǎn)物和擴(kuò)鏈產(chǎn)物在加熱條件下反應(yīng)得到水性環(huán)氧樹脂。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述水性環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于：步驟1)的反應(yīng)溫度 50~120°C，反應(yīng)時(shí)間為1~24h。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述水性環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于：步驟1)中異氰酸酯類 型為三異氰酸酯時(shí)，聚環(huán)氧乙烷單甲醚與三異氰酸酯的摩爾比為2:1 ;異氰酸酯類型為二 異氰酸酯時(shí)，聚環(huán)氧乙烷單甲醚與二異氰酸酯的摩爾比為1:1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述水性環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于：步驟2)的反應(yīng)溫度為 40~120°C，所述催化反應(yīng)催化劑為二月桂酸二丁基錫、三氟化硼乙醚、辛酸亞錫或二醋酸 ^丁基錫。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述水性環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于：步驟2)中所述二元醇 為乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇或數(shù)均分子量為400~6000的聚乙二醇，所述二元酚 為4, 4' -聯(lián)苯二酚、雙酚A、雙酚F、對苯二酚或間苯二酚。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述水性環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于：步驟3)中加成產(chǎn)物與 擴(kuò)鏈產(chǎn)物的摩爾比為4:1。
10. -種包含權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的水性環(huán)氧樹脂的水性環(huán)氧樹脂乳液，其特征 在于：包含以下重量份的各物質(zhì)：水性環(huán)氧樹脂20~50份，去離子水80~50份。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種梳狀自乳化非離子型水性環(huán)氧樹脂及其乳液和制備方法。本發(fā)明提供的水性環(huán)氧樹脂是通過對低分子量雙酚A型或雙酚F型環(huán)氧樹脂進(jìn)行擴(kuò)鏈，通過化學(xué)改性法在其結(jié)構(gòu)中引入梳狀親水性非離子鏈段，制得梳狀自乳化非離子型水性環(huán)氧樹脂。該水性環(huán)氧樹脂的梳狀結(jié)構(gòu)使其自乳化能力大大增強(qiáng)，包含該水性環(huán)氧樹脂的乳液可儲(chǔ)存6個(gè)月以上。該乳液可用作水性環(huán)氧樹脂涂料的基礎(chǔ)原料。
【IPC分類】C08L87-00, C08G81-00, C08L71-02, C08G65-333, C08G65-331
【公開號(hào)】CN104829846
【申請?zhí)枴緾N201510303975
【發(fā)明人】張少松, 赫玉欣, 張玉清, 張雙立, 張進(jìn)京, 谷樹遠(yuǎn), 朱懷珍
【申請人】洛陽市陽光涂料研究所
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年6月5日