专利名称：一种环氧树脂微粒子、分散液及其制备方法
技术领域：
本发明属于高分子技术领域，具体涉及一种具有长期分散稳定特性的环 氧树脂微粒子及其制备方法。
背景技术：
环氧树脂具有优异的性能，如附着力高、硬度高、耐磨性好等优点，已 在工业上获得广泛的应用，但环氧树脂在应用时往往需要使用溶剂，这会对 环境造成严重污染。随着人们环境保护意识的增强，具有长期分散稳定特性 的环氧粒子水分散液越来越受到该领域科研工作者的重视，近年来已成为热 门的研究方向，在涂料、粘合剂、精细化工助剂等多个领域获得广泛应用。
目前，国内外制备环氧树脂微粒子水分散液的方法主要有两种，即直接外 乳化法和化学改性再乳化法。直接外乳化法指的是环氧树脂在添加表面活性 剂的情况下，通过直接乳化或相反转法制备而成。化学改性再乳化法指的是 环氧树脂先经化学反应改性，引进亲水性基团，然后再通过乳化或相反转法 制备而成。表面活性剂又分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。非 离子表面活性剂是一种在水中不离解成离子状态的两亲结构的化合物。正是 非离子表面活性剂具有在水中不电离的特点，决定它在某些方面较离子型表 面活性剂优越，如在水中和有机溶剂中都有较好的溶解性，在溶液中稳定性 高，不易受强电解质无机盐和酸、碱的影响。另外，由于它具有分散、乳化、 泡沫、润湿、增容等多种性能，因此在很多领域中都有重要用途。专利
CN101117390A报道了一种水性环氧乳液的方法，该分散乳液是由环氧树脂和 表面活性剂反应，通过相反转技术制备。该专利得到的环氧树脂微粒子平均 粒径偏大。专利CN1911920A报道了 2-氨基乙磺酸改性水性环氧树脂及其制
备方法和由该水性环氧树脂制备的水性环氧乳液，该发明制备的水性环氧乳 液具有粒子较细，乳液稳定性较高，但其环氧树脂粒度分布很宽。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有长期分散稳定特性的、平均粒子直径为
50-400nm的环氧树脂微粒子。
本发明的另一目的是提供一种上述环氧树脂微粒子的分散液。 本发明还有一个目的是提供上述环氧树脂分散液的制备方法。 本发明的目的可以通过以下措施达到
一种环氧树脂微粒子，该微粒子由环环氧树脂在固化剂的作用下固化而 成，其平均粒径为50-400nm。
一种环氧树脂微粒子的分散液，该分散液由上述环氧树脂微粒子、表面 活性剂、固化剂和水组成。其中表面活性剂的质量为环氧树脂微粒子的 10-50wt%，固化剂为环氧树脂微粒子的5-20wt%，水为环氧树脂微粒子的 100-300wt%;优选为表面活性剂10-30wt%，固化剂为6-15wt%，水 150-200wt%。
一种环氧树脂微粒子的分散液的制备方法，包括如下步骤先将环氧树 脂和表面活性剂混合，升温并搅拌使之反应，然后调整搅拌速度，加入去离 子水反应后，生成环氧树脂乳液，再加入固化剂搅拌，进行固化反应即得到 环氧树脂微粒子分散液。
本发明的固化剂选自哌嗪、肼、己二酸二酰肼、二乙烯三胺、三乙烯四 胺、双(4-氨基环乙基)、二氨基二苯基枫或二氨基二苯基甲烷中的一种或 几种。
本发明的表面活性剂是指聚氧乙烯醚或其衍生物，优选具有如下结构
其中，R是d-2。的垸基，n是5-50的整数。相对于环氧树脂微粒子的总含量， 表面活性剂的含量在10%-50%之间。
在制备方法中，各步的反应温度均为35-50°C;环氧树脂和表面活性剂混合时搅拌速度为300 350rpm，加入去离子水前将搅拌速度调整为400 700rpm，固化反应时的搅拌速度为300 350rpm。
一种具体的制备方法，包括如下步骤在反应容器中加入环氧树脂和表 面活性剂，升温到4(TC后搅拌，搅拌速度为320rpm，反应20分钟后，调整 搅拌速度到400 700rpm，加入去离子水。反应10 20分钟后，再加入去离 子水，反应10 20分钟后，第三次加入去离子水；反应10 20分钟后，加 入固化剂(如哌嗪、肼、己二酸二酰肼、二乙烯三胺、三乙烯四胺、双(4-氨基环乙基)、二氨基二苯基枫或二氨基二苯基甲烷等)的水溶液，在4(TC 下，300 350rpm搅拌固化即得到环氧树脂微粒子的水分散液。其中各组份
按重量份计为环氧树脂100份；表面活性剂10-50份；每次加入的去离 子水量10 50份；固化剂水溶液80 150份。优选范围表面活性剂10-30 份；每次加入去离子水量20-30份；固化剂水溶液100-120份。
本发明采用聚氧乙烯醚及其衍生物作为环氧树脂的表面活性剂，由于其
具有更合适的HLB值(亲水疏水平衡值)，通过与环氧树脂微粒子之间的相互 作用，使得获得的水分散液具有长期分散稳定特性，可在涂料、粘合剂、精 细化工助剂等领域获得广泛应用。本发明所得的环氧树脂微粒子粒度小且粒 径分布窄，从而粒子具有比表面积大，吸附能力强，与其他物质的反应活性 强，接触面积大等优点。
图1为本发明实施例3得到的环氧树脂微粒子的扫描电镜照片。 图2为本发明实施例3得到的环氧树脂微粒子保存半年后的粒径分布图。 测试仪器为Microtrac S3500 Particle Size Analyzer (NIKKISO Company, J邻an) 0
图3为本发明实施例2得到的环氧树脂微粒子的扫描电镜照片。
图4为本发明实施例2得到的环氧树脂微粒子保存半年后的粒径分布图。
测试仪器同图2。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的介绍，但本发明的实施方式不限 于此。
实施例l
将IOO重量份环氧树脂和IO重量份聚氧乙烯醚表面活性剂加入到反应容 器中，在40。C搅拌，搅拌速度为320rpm。反应20分钟后，调整搅拌速度到 600rpm，加入20重量份去离子水。反应10分钟后，再加入20重量份去离子 水；反应10分钟后，第三次加入20重量份去离子水；反应10分钟后，加入 由14重量份哌嗪和111. 6重量份去离子水构成的固化剂水溶液。在4(TC下， 320rpm搅拌固化24小时即得到环氧微粒子分散液，其粒子的平均粒径为 350nm。
实施例2
将100重量份环氧树脂和10重量份聚氧乙烯醚表面活性剂加入到反应容 器中，在4(TC搅拌，搅拌速度320rpm。反应20分钟后，调整搅拌速度到 700rpm，加入20重量份去离子水。反应10分钟后，再加入20重量份去离子 水；反应10分钟后，第三次加入20重量份去离子水；反应10分钟后，加入 由14重量份哌嗪和111.6重量份去离子水构成的固化剂水溶液。在4(TC下， 320rpm搅拌固化24小时即得到环氧微粒子分散液，其粒子的平均粒径为 300nm。将得到的环氧微粒子分散液保存半年后，检测其粒径分布，结果如图 4所示，从图中可以看出，经过半年的保存该粒子依然具有粒度小且粒径分 布窄的特性，该水分散液具有长期分散稳定性。
实施例3
将IOO重量份环氧树脂和16重量份聚氧乙烯醚表面活性剂加入到反应容 器中，在4CTC搅拌，搅拌速度320rpm。反应20分钟后，调整搅拌速度到
7500rpm，加入20重量份去离子水。反应10分钟后，再加入20重量份去离子 水；反应10分钟后，第三次加入20重量份去离子水；反应10分钟后，加入 由14重量份哌嗪和111.6重量份去离子水构成的固化剂水溶液。在4(TC下， 320rpm搅拌固化24小时即得到环氧微粒子分散液，其粒子的平均粒径为 200nm。将得到的环氧微粒子分散液保存半年后，检测其粒径分布，结果如图 2所示，从图中可以看出，经过半年的保存该粒子依然具有粒度小且粒径分 布窄的特性，该水分散液具有长期分散稳定性。
实施例4
将100重量份环氧树脂和16重量份聚氧乙烯醚表面活性剂加入到反应容 器中，在4(TC搅拌，搅拌速度320rpm。反应20分钟后，调整搅拌速度到 550rpm，加入20重量份去离子水。反应10分钟后，再加入20重量份去离子 水；反应10分钟后，第三次加入20重量份去离子水；反应10分钟后，加入 由14重量份哌嗪和111. 6重量份去离子水构成的固化剂水溶液。在4(TC下， 320rpm搅拌固化24小时即得到环氧微粒子分散液，其粒子的平均粒径为 190體。
实施例5
将IOO重量份环氧树脂和25重量份聚氧乙烯醚表面活性剂加入到反应容 器中，在4(TC搅拌，搅拌速度320rpm。反应20分钟后，调整搅拌速度到 400rpm，加入20重量份去离子水。反应10分钟后，再加入20重量份去离子 水；反应10分钟后，第三次加入20重量份去离子水；反应10分钟后，加入 由14重量份哌嗪和111. 6重量份去离子水构成的固化剂水溶液。在40'C下， 320rpm搅拌固化24小时即得到环氧微粒子分散液，其粒子的平均粒径为 230腿。
8实施例6
将100重量份环氧树脂和25重量份聚氧乙烯醚表面活性剂加入到反应容 器中，在4(TC搅拌，搅拌速度320rpm。反应20分钟后，调整搅拌速度到 450rpm，加入20重量份去离子水。反应10分钟后，再加入20重量份去离子 水；反应10分钟后，第三次加入20重量份去离子水；反应10分钟后，加入 由14重量份哌嗪和111. 6重量份去离子水构成的固化剂水溶液。在4(TC下， 320rpm搅拌固化24小时即得到环氧微粒子分散液，其粒子的平均粒径为 210nm。
实施例7
将100重量份环氧树脂和40重量份聚氧乙烯醚表面活性剂加入到反应容 器中，在4(TC搅拌，搅拌速度320rpm。反应20分钟后，调整搅拌速度到 550rpm，加入20重量份去离子水。反应10分钟后，再加入20重量份去离子 水；反应10分钟后，第三次加入20重量份去离子水；反应10分钟后，加入 由14重量份哌嗪和111. 6重量份去离子水构成的固化剂水溶液。在4(TC下， 320rpm搅拌固化24小时即得到环氧微粒子分散液，其粒子的平均粒径为 190nm。
实施例8
将100重量份环氧树脂和40重量份聚氧乙烯醚表面活性剂加入到反应容 器中，在4CTC搅拌，搅拌速度320rpm。反应20分钟后，调整搅拌速度到 550rpm，加入20重量份去离子水。反应10分钟后，再加入20重量份去离子 水；反应10分钟后，第三次加入20重量份去离子水；反应10分钟后，加入 由6重量份肼和120重量份去离子水构成的固化剂水溶液。在4(TC下，320rpm 搅拌固化24小时即得到环氧微粒子分散液，其粒子的平均粒径为200nm。
9
权利要求
1、一种环氧树脂微粒子，其特征是，该微粒子由环氧树脂在固化剂的作用下固化而成，其平均粒径为50-400nm。
2、 根据权利要求1所述的环氧树脂微粒子，其特征是，所述的固化剂选自哌嗪、肼、己二酸二酰肼、二乙烯三胺、三乙烯四胺、双(4-氨基环乙基)、二氨基二苯基枫或二氨基二苯基甲烷中的一种或几种。
3、 一种环氧树脂微粒子的分散液，其特征是，该分散液由权利要求l所述的环氧树脂微粒子、表面活性剂、固化剂和水组成。
4、 根据权利要求3所述的环氧树脂微粒子的分散液，其特征是，所述的表面活性剂是指聚氧乙烯醚或其衍生物。
5、 根据权利要求4所述的环氧树脂微粒子的分散液，其特征是，所述的表面活性剂具有如下结构其中，R是Cw。的烷基，n是5-50的整数。
6、 根据权利要求3所述的分散液，其特征是,所述的固化剂是哌嗪、肼、己二酸二酰肼、二乙烯三胺、三乙烯四胺、双(4-氨基环乙基)、二氨基二苯基枫、二氨基二苯基甲烷中的一种或几种。
7、 一种环氧树脂微粒子的分散液的制备方法，其特征是，包括如下步骤:先将环氧树脂和表面活性剂混合，升温并搅拌使之反应，然后调整搅拌速度，加入去离子水反应后，生成环氧树脂乳液，再加入固化剂搅拌，进行固化反应即得到环氧树脂微粒子分散液。
8、 根据权利要求7所述的环氧树脂微粒子的分散液的制备方法，其特征是，反应温度为35-5(TC。
9、 根据权利要求7所述的环氧树脂微粒子的分散液的制备方法，其特征是，环氧树脂和表面活性剂混合时搅拌速度为300 350rpm，加入去离子水前将搅拌速度调整为400 700rpm,固化反应时的搅拌速度为300 350rpm。
全文摘要
本发明公开了一种环氧树脂微粒子，该微粒子由环氧树脂在固化剂的作用下固化而成，其平均粒径为50-400nm。本发明还公开了一种由环氧树脂微粒子、表面活性剂、固化剂和水组成的环氧树脂微粒子的分散液。本发明还公开了一种环氧树脂微粒子的分散液的制备方法。本发明采用聚氧乙烯醚及其衍生物作为环氧树脂的表面活性剂，由于其具有更合适的HLB值(亲水疏水平衡值)，通过与环氧树脂微粒子之间的相互作用，使得获得的水分散液具有长期分散稳定特性，可在涂料、粘合剂、精细化工助剂等领域获得广泛应用。本发明所得的环氧树脂微粒子粒度小且粒径分布窄。
文档编号C08L63/00GK101659781SQ200810124620
公开日2010年3月3日 申请日期2008年8月27日 优先权日2008年8月27日
发明者倪孝威, 刚 吴, 辉 沈, 榕 陆 申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司