一种水性环氧分散液的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水性涂料技术领域，具体设及一种水性环氧分散液的制备方法。
【背景技术】
[0002] 1934年I.G染料公司第一个用胺化合物使环氧基聚合物发生聚合后申请专利，瑞 ±Pierre、美国S. 0.Greelee相继均证实了运一专利技术，掲示了环氧树脂具有优异的粘 结性，运一发现，使美国DeVoe-Raynolds在1947年对环氧进行了工业化的生产，由于其优 异的性能Ciba、Shel1和Dow公司进行环氧树脂生产与开发工作。我国环氧树脂研究于1956 年，先后在沈阳和上海获得成功。近年来我国对环氧树脂开发、应用W及其精细化产品的开 发有了突破性的进步，目前其应用范围主要在诱注、浸溃、层压料、胶黏剂和涂料运几类。
[0003] 环氧树脂（英文巧〇巧resin)是一种含有环氧基的低聚物，与对应固化剂可W形 成=维的热固性交联树脂，其固化物粘结性、耐热性、耐腐蚀性W及机械性能优异，缺点是 耐候性与初性较差。
[0004] 2008年来我过经济快速增长的运几年给环氧树脂带来了机遇，用量增大的同时也 对环氧树脂在应用中提出了新的要求，传统环氧树脂使用时需要配合大量的有机溶剂如酬 类、醇类和苯类，且不溶于水，成本费用较高，VOC含量大，且有机溶剂易燃，运些危险因素在 施工作业时对施工人员的健康有不同程度的损伤，不符合近来国家提出的环保要求，因此 水性环氧树脂成为研究热点，且可W改变其上述因有毒有害气体造成的环境问题。 阳〇化]目前制备水性环氧树脂的方法主要由=种，分别是直接乳化法、相转换法和化学 改性法。=种方法都可W获得水性环氧树脂分散液。直接乳化法所获得的分散液稳定性较 差；相转化法获得对分子量较高的分散液效果较好，其分散液粒径不均匀；化学改性法合 成难度较大。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种水性环氧分 散液的制备方法。该方法制备的水性环保环氧分散液与传统溶剂型环氧液分散相比，解决 了水性环氧分散液普遍存在的固含量偏低的问题，制备工艺和施工方法更为方便，浪费损 耗小，绿色环保。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种水性环氧分散液的制备方 法，其特征在于，该方法包括W下步骤：
[0008] 步骤一、将环氧树脂与碱按摩尔比1 : (0.2~0.25)混合均匀后，在溫度为 60°C~75°C的条件下揽拌30min~45min进行环氧开环反应，得到含有端径基的环氧开环 物；所述环氧树脂为双酪A型环氧树脂；
[0009] 步骤二、将步骤一中所述含有端径基的环氧开环物与脂肪酸按摩尔比1 : 1混合 均匀后，在溫度为iocrc~15(TC的条件下揽拌化~化进行缩聚反应，得到热塑性长链共 聚物；
[0010] 步骤=、将步骤二中所述热塑性长链共聚物与分散剂W及增稠剂混合均匀，得到 预分散液；所述分散剂为烷基酪聚氧乙基酸，所述增稠剂为径甲基纤维素，所述分散剂的加 入量为热塑性长链共聚物质量的5%~35%，所述增稠剂的加入量为热塑性长链共聚物质 量的0. 5%~3%;
[0011] 步骤四、将去离子水加入步骤=中所述预分散液中混合均匀，得到水性环氧分散 液。
[0012] 上述的一种水性环氧分散液的制备方法，其特征在于，步骤一中所述双酪A型环 氧树脂的牌号为邸-186、E-44或DER-331。
[0013] 上述的一种水性环氧分散液的制备方法，其特征在于，步骤一中所述环氧开环反 应在氮气或惰性气体的保护下进行。
[0014] 上述的一种水性环氧分散液的制备方法，其特征在于，步骤一中所述碱为氨氧化 钟、氨氧化钢或=乙醇胺。
[0015] 上述的一种水性环氧分散液的制备方法，其特征在于，步骤二中所述脂肪酸为硬 脂酸、月桂酸、丙締酸、油酸或富马酸。
[0016] 上述的一种水性环氧分散液的制备方法，其特征在于，步骤二中所述热塑性长链 共聚物的酸值为6~25,粘度为2500CPS~eooocps。
[0017] 上述的一种水性环氧分散液的制备方法，其特征在于，步骤=中所述烷基酪聚氧 乙基酸的HLB值为13~16,分子量为15000~25000,浊点不低于100°C。
[0018] 上述的一种水性环氧分散液的制备方法，其特征在于，步骤四中所述去离子水的 加入量为预分散液质量的1. 0~1. 5倍。
[0019] 上述的一种水性环氧分散液的制备方法，其特征在于，步骤四中所述水性环氧分 散液的固含量为37. 5%~54%，所述水性环氧分散液中固体颗粒的粒径为3ym~26ym。
[0020] 本发明的反应机理为：首先，双酪A型环氧树脂在碱催化条件下发生开环反应，生 成具有端径基的环氧开环物，然后，含有端径基的环氧开环物与脂肪酸按摩尔比混合后进 行缩聚反应，生成热塑性长链共聚物，之后，采用分散剂、增稠剂W及去离子水进行分散，最 终得到水性环氧分散液。本发明制备的水性环氧分散液可通过W下方法进行应用：
[0021] 1、在溫度为120°c的条件下对所述水性环保环氧分散液进行烘干，使得其形成具 有连续且透明的初性膜，室溫状态下其表面具有3H~甜的硬度；
[0022] 2、将所述水性环保环氧分散液按照一定的成膜比例，与颜填料、增稠剂簇甲基纤 维素、催干剂有机锡化合物W及对应的固化剂可制备成室溫干燥的连续清漆，用W保护材 料预防腐蚀；
[0023] 3、将所述水性环保环氧分散液可作为热塑性成膜剂用于保护玄武岩纤维、玻璃纤 维W及碳纤维在拉丝过程中材料界面的保护薄膜使用。
[0024] 本发明与现有技术相比具有W下优点：
[00巧]1、本发明所制环氧分散液为水性、环保、热塑性环氧分散液，本发明在水性环保环 氧分散液制备过程中，没有使用具有强极性有机溶剂如芳控、酬类和醇类可挥发VOC气体 的物质，通过引入增稠剂簇甲基纤维素解决了相转换方法过程中出现的粒径分布不均匀的 问题；
[00%] 2、本发明制备的水性环保环氧分散液与传统溶剂型环氧液相比，其制备工艺和施 工方法更为方便，浪费损耗小，绿色环保；
[0027] 3、本发明通过相转化法制备出分子量较高的环氧分散液，其乳液稳定，粒径分布 均匀；
[002引 4、本发明制备的水性环保环氧分散液与传统溶剂型环氧液相比，其综合性能与传 统型相当，解决了水性环氧分散液普遍存在固含量偏低的问题。
[0029] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明实施例1制备的水性环氧分散液的粒径分布图。
【具体实施方式】 阳0川 实施例1
[0032] 本实施例水性环氧分散液的制备方法包括W下步骤：
[0033] 步骤一、将环氧树脂与碱按摩尔比1 : 0.25加入反应蓋中并混合均匀，然后加热 反应蓋，同时向反应蓋内通入氮气或惰性气体，使环氧树脂与碱在氮气或惰性气体的保护 性气氛中，溫度为70°C的条件下揽拌40min进行环氧开环反应，得到含有端径基的环氧开 环物；所述环氧树脂优选为双酪A型环氧树脂，优选牌号BE-186、E-44或DER-331，所述碱 优选为氨氧化钟、氨氧化钢或=乙醇胺，本实施例中所采用的环氧树脂为双酪A型环氧树 脂E-44,所采用的碱为氨氧化钟；
[0034] 步骤二、向反应蓋中加入饱和脂肪酸，使步骤一中所述含有端径基的环氧开环物 与饱和脂肪酸按摩尔比1:1配料并混合均匀，然后加热反应蓋，使含有端径基的环氧开环 物与饱和脂肪酸在溫度为12(TC的条件下揽拌化进行缩聚反应，得到热塑性长链共聚物； 所述饱和脂肪酸优选为硬脂酸或月桂酸，本实施例中所采用的饱和脂肪酸为硬脂酸；
[0035] 本实施例所制热塑性长链共聚物的酸值为6~9,粘度为4500CPS~eOOOcps ;
[0036] 步骤S、选取HLB值为13~16,分子量为15000~25000,浊点不低于100°C的烧 基酪聚氧乙基酸为分散剂，选取径甲基纤维素为增稠剂，然后向反应蓋中加入分散剂W及 增稠剂，所述分散剂的加入量为热塑性长链共聚物质量的30 %，所述增稠剂的加入量为热 塑性长链共聚物质量的1 %，然后将反应蓋中的热塑性长链共聚物与分散剂W及增稠剂混 合均匀，得到预分散液；
[0037] 步骤四、向反应蓋中加入去离子水，去离子水的加入量为预分散液质量的1.2倍， 然后将反应蓋中的去离子水与预分散液中混合均匀，得到水性环氧分散液。
[0038] 本实施例制备的水性环氧分散液的固含量为49% -54% (质量百分比），所述水性 环氧分散液的粒径分布图如图1所示，由图1可知所述水性环氧分散液的中固体颗粒的粒 径为4Jim~6ym。
[0039] 实施例2
[0040] 本实施例水性环氧分散液的制备方法包括W下步骤：
[0041] 步骤一、将环氧树脂与碱按摩尔比1 : 0.2加入反应蓋中并混合均匀，然后加热反 应蓋，同时向反应蓋内通入氮气或惰性气体，使环氧树脂与碱在氮气或惰性气体的保护性 气氛中，溫度为75°C的条件下揽拌45min进行环氧开环反应，得到含有端径基的环氧开环 物；所述环氧树脂优选为双酪A型环氧树脂，优选牌号BE-186、E-44或DER-331，所述碱优 选为氨氧化钟、氨氧化钢或=乙醇胺，本实施例中所采用的环氧树脂为双酪A型环氧树脂 BE-186,所采用的碱为氨氧化钢；
[0042] 步骤二、向反应蓋中加入不饱和脂肪酸，使步骤一中所述含有端径基的环氧开环 物与不饱和脂肪酸按摩尔比1:1配料并混合均匀，然后加热反应蓋，使含有端径基的环氧 开环物与不饱和脂肪酸在溫度为130°C的条件下揽拌化~化进行缩聚反应，得到热塑性长 链共聚物；所述不饱和脂肪酸优选为丙締酸、油酸或富马酸，本实施例中所采用的不饱和脂 肪酸为富马酸；
[0043] 本实施例所制热塑性长链共聚物的酸值为13~17,粘度为3500CPS~5000CPS ;
[0044] 步骤S、选取HLB值为13~16,分子量为15000~25000,浊点不低于100°C的烧 基酪聚氧乙基酸为分散剂，选取径甲基纤维素为增稠剂，然后向反应蓋中加入分散剂W及 增稠剂，所述分散剂的加入量为热塑性长链共聚物质量的15 %，所述增稠剂的加入量为热 塑性长链共聚物质量的2%，然后将反应蓋中的热塑性长链共聚物与分散剂W及增稠剂混 合均匀，得到预分散液；
[0045] 步骤四、向反应蓋中加入去离子