专利名称：：水性环氧乳液的制备方法
技术领域：
：本发明属高分子
技术领域：
，具体涉及一种水性环氧乳液的制备方法。
背景技术：
：随着涂料科学和技术的发展以及人们新的理念和法规意识，对环保提出了愈来愈高的要求。由于传统的溶剂型涂料挥发出来的有机溶剂对大气污染和人体健康带来了严重的不良后果，因此向低voc,高效、节能、生态方向发展，研究和开发环保型高性能涂料己成为涂料界的共识，也是涂料工业发展的必然出路。环氧树脂由于其优异的性能，如附着力好、耐化学性好、耐溶剂性优异、硬度高、耐磨性好等特己在军用、民用、工业维护等方面得到了广泛的应用特别是在涂料应用方面，目前全世界范围内40%的环氧树脂用于涂料。环氧树脂本身不溶于水，不能直接加水进行乳化，必须在分子链中引入亲水链段或者加入亲水组分制得，而将环氧树脂制成乳液是一条最具应用价值的技术路径。乳化剂是一种表面活性剂，它的结构及亲水亲油平衡值是决定其乳化性能的主要影响因素，必须选择合适的乳化剂才能得到稳定性优良的乳液。因此，乳化剂是配制环氧树脂水乳液的关键组分。对环氧树脂而言，可用的乳化剂有多种，根据其结构和性能的不同又可分为非反应型乳化剂、反应型环氧树脂乳化剂两大类。非反应性环氧树脂乳化剂一般为一些通用的表面活性剂，这类乳化剂通常不含有环氧基和易与环氧基反应的基团，不参与最后的固化反应，主要起着乳化作用。这种方法获得的乳液颗粒粗大，形状不规则，粒径分布较宽。反应型乳化剂是一种具有乳化功能，同时具有反应性官能团的表面活性剂。采用环氧树脂合成反应型乳化剂，使环氧树脂作为乳化剂的疏水部分，可以满足乳化剂的疏水部分和油相的结构和性质尽可能相似这一原则，从而获得较好的乳化效果。同时在固化反应中，它还能和胺类固化反应参与成膜，形成交联网络结构，牢牢的将表面活性剂固定在涂膜中，这样就有效的克服了表面活性剂的渗析、这游离问题。目前所报道的文献中反应型乳化剂的用量一般在13%左右，乳化剂用量过大必然对乳液的固化性能产生影响，因此如何减少乳化剂的含量有待进一步研究。
发明内容本发明提出的水性环氧乳液的制备方法，是利用相反转法采用反应型乳化剂的水性环氧乳液的制备方法，具体技术如下(1)吐温系列乳化剂和双酚A型环氧树脂在催化剂作用下发生开环反应制备出反应乳化剂。(2)将(1)中产物和阳离子表面活性剂均匀混合制备出复配乳化剂。(3)采用稀释剂对环氧树脂进行稀释，以降低其粘度，将(1)步产物滴加到环氧树脂中，利用相反转法制备水性环氧乳液。(4)向(3)产物中滴加水，继续搅拌一段时间制备出水性环氧乳液。所述步骤(1)中，改性环氧树脂的合成所用的催化剂是三氟化硼乙醚，其用量为环氧树脂重量的14%左右。所述歩骤(1)中，采用双酚A型环氧树脂，环氧值在0.2-0.51mol/100g，采用吐温-80，60，20与环氧树脂反应制备新型乳化剂。所述步骤(1)中，在吐温和环氧树脂的反应体系中羟基与环氧基的摩尔比为1:0.5-0.6:1.1，反应温度为80~110°C，反应时间为67h。所述步骤(2)中，采用的阳离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠，其用量为环氧树脂重量的0.27-0,52%。所述步骤(2)中，新型乳化剂的用量为环氧树脂重量的5-9%。所述步骤(3)中，对高分子量环氧树脂，加入其10-18%重量的单环氧稀释剂，对低分子量环氧树脂，加入其3-7%重量的单环氧稀释剂。所述步骤(3)中采用单环氧丁基环氧丙基醚对环氧树脂进行稀释。本发明提出的水性环氧树脂乳液由环氧树脂经反应型乳化剂和阳离子表面活性剂乳化，通过相反转技术制备获得，该反应乳化剂是由环氧树脂与其有亲水性的吐温系列乳化剂在催化剂存在下反应生成的、端基分别为环氧基和羟基的新型乳化剂。采用环氧树脂合成反应型乳化剂，可以满足乳化剂的疏水部分和油相的结构和性质尽可能相似这一原则，从而获得较好的乳化效果。同时由于反应型乳化剂的特殊结构，在固化反应中它还能和胺类固化反应参与成膜，形成交联网络结构，牢牢的将表面活性剂固定在涂膜中，这样就有效的克服了表面活性剂的渗析、这游离问题；另外将阳离子表面活性剂和反应型乳化剂按一定比例混合成复配乳化剂可以有效的降低乳化剂的总体含量，同时还可以得到性能优良的水性环氧乳液。所得水性环氧乳液的性能(1)离心稳定性2000转/分，30分钟不分层(2)储存稳定性6个月乳液不破乳分层(3)平均粒径<lum(4)可以加水稀释而不破乳具体实施方式下面通过实话例进一步描述本发明。实施例l(1)新型乳化剂的制备在四颈烧瓶上配备搅拌装置、温度计和冲氮气导管，烧瓶在水浴中加热，将120g吐温-80和51g(0.102mol环氧基)环氧树脂E-20(环氧值为O.2mol/100g,)加入烧瓶，通入氮气排除空气，然后加热至7(TC，再加入0.51g三氟化硼乙醚，反应体系温度上升。控制反应温度为11(TC，持续反应6小时制得新型乳化剂。(2)环氧树脂乳液的制备在800ml烧杯内加入180gE-20环氧树脂，开动分散机慢速搅拌，加入32g丁基环氧丙基醚。在环氧树脂完全溶解后，再加入9g新型乳化剂、0.486g十二烷基硫酸钠和0.6g消泡剂，充分搅拌分散。在高速搅拌下逐步加入222g蒸镏水，直到体系的粘度突然f降，此时体系从油包水系统转变为水包油系统，发生了相反转，继续高速搅拌制得到乳白色稳定的环氧树脂乳液。固含量50%粘度约417mPas环氧当量501环氧树脂乳液的稳定性离心稳定性2000转/分，30分钟不分层。(3)双组分水性环氧树脂漆膜的制备,甲组分751固化剂乙组分水性环氧树脂乳液甲组分乙组分=1:3.5(重量比)的比例混合，手工搅拌均匀，用刷子涂在铁片上。水分挥发之后形成透明膜，涂膜的性能为项目性能干燥时间表干/h1.5实干/h17铅笔硬度1H耐磨性(750g/300r)/g<0.02抗压强像(N'mm勺50耐水性(48h)无变化耐碱性(10。/。NaOH，48h)无变化耐酸性(10y。HCl，48h)无变化耐油性(机油，30d)无变化实施例2(1)新型乳化剂的制备在四颈烧瓶上配备搅拌装置、温度计和冲氮气导管，烧瓶在水浴中加热，将110g吐温-60和34.7g(0.177mol环氧基)环氧树脂E-51(环氧值为O.51mol/l00g)加入烧瓶，通入氮气排除空气，然后加热至7(TC，再加入0.87g三氟化硼乙醚，反应体系温度上升。控制反应温度为95。C，持续反应6.5小时制得新型乳化剂。(2)环氧树脂乳液的制备在800ml烧杯内加入115gE-51环氧树脂，开动分散机慢速搅拌，加入11.5g丁基环氧丙基醚。在环氧树脂完全溶解后，再加入8.05g制备的新型乳化剂、0.44g十二垸基硫酸钠和0.5g消泡剂，充分搅拌分散。在高速搅拌下逐步加入90g蒸馏水，直到体系的粘度突然下降，此时体系从油包水系统转变为水包油系统，发生了相反转，继续高速搅拌10分钟左右，制得到乳白色稳定的环氧树脂乳液。固含量60%粘度约532mPas环氧当量523环氧树脂乳液的稳定性离心稳定性2000转/分，30分钟不分层。本环氧乳液的使用双组分水性环氧树脂漆膜的制备甲组分751固化剂乙组分水性环氧树脂乳液甲组分乙组分=1:3.5(重量比)的比例混合，手工搅拌均匀，用刷子涂在铁片上。水分挥发之后形成透明膜，涂膜的性能为项目性能干燥时间表干/h1.5实干/h17铅笔硬度1H耐磨性(750g/300r)/g<0.02抗压强度/(N'mrn—2)50耐水性(48h)无变化耐碱性(10%NaOH,48h)无变化耐酸性(10。/。HCl,48h)无变化耐油性(机油，30d)无变化实施例3(1)新型乳化剂的制备在四颈烧瓶上配备搅拌装置、温度计和冲氮气导管，烧瓶在水浴中加热，将100g吐温-20和63g(0.2772mol环氧基)环氧树脂E-44(环氧值为O.44mol/l00g)加入烧瓶，通入氮气排除空气，然后加热至70。C,再加入2.5g三氟化硼乙醚，反应体系温度上升。控制反应温度为8(TC，持续反应7小时制得新型乳化剂。(2)环氧树脂乳液的制备在800ml烧杯内加入115gE-44环氧树脂，开动分散机慢速搅拌，加入8.05g丁基环氧丙基醚。在环氧树脂完全溶解后，再加入10.35g制备的新型乳化剂、0.6g十二垸基硫酸钠和0.5g消泡剂，充分搅拌分散。在高速搅拌下逐步加入202g蒸馏水，直到体系的粘度突然下降，此时体系从油包水系统转变为水包油系统，发生了相反转，继续高速搅拌制得到乳白色稳定的环氧树脂乳液。固含量40%粘度约510mPas环氧当量482环氧树脂乳液的稳定性离心稳定性2000转/分，30分钟不分层。本环氧乳液的使用双组分水性环氧树脂漆膜的制备甲组分751固化剂乙组分水性环氧树脂乳液甲组分乙组分=1:3.5(重量比)的比例混合，手工搅拌均匀，用刷子涂在铁片上。水分挥发之后形成透明膜，涂膜的性能为项目性能干燥时间表干/h1.5实干/h17铅笔硬度1H耐磨性(750g/300r)/g<0.02抗压强像(N'mm-2)50耐水性(48h)无变化耐碱性(10。/。NaOH,48h)无变化耐酸性(10。/。HCl,48h)无变化耐油性(机油，30d)无变化实施例4(1)新型乳化剂的制备在四颈烧瓶上配备搅拌装置、温度计和冲氮气导管，烧瓶在水浴中加热，将120g吐温-80和51g(0.102mol环氧基)环氧树脂E-20(环氧值为O.2mo]/l00g，)加入烧瓶，通入氮气排除空气，然后加热至7(TC，再加入0.51g三氟化硼乙醚，反应体系温度上升。控制反应温度为11(TC，持续反应6小时制得新型乳化剂。(2)环氧树脂乳液的制备在800ml烧杯内加入180gE-20环氧树脂，开动分散机慢速搅拌，加入25.2g丁基环氧丙基醚。在环氧树脂完全溶解后，再加入9g新型乳化剂、0.486g十二垸基硫酸钠和0.6g消泡剂，充分搅拌分散。在高速搅拌下逐步加入200g蒸馏水，直到体系的粘度突然下降，此时体系从油包水系统转变为水包油系统，发生了相反转，继续高速搅拌15分钟左右，制得到乳白色稳定的环氧树脂乳液。固含量52%粘度约417mPas环氧当量501环氧树脂乳液的稳定性离心稳定性2000转/分，30分钟不分层。(3)双组分水性环氧树脂漆膜的制备甲组分751固化剂乙组分水性环氧树脂乳液甲组分乙组分=1:3.5(重量比)的比例混合，手工搅拌均匀，用刷子涂在铁片上。水分挥发之后形成透明膜，涂膜的性能为项目性能干燥时间表干/h1.5实干/h17铅笔硬度1H耐磨性(750g/300r)/g<0.02抗压强獻(N'mm勺50耐水性(48h)无变化耐碱性(10。/。NaOH,48h)无变化耐酸性(10。/。HCl,48h)无变化耐油性(机油，30d)无变化实施例5(1)新型乳化剂的制备在四颈烧瓶上配备搅拌装置、温度计和冲氮气导管，烧瓶在水浴中加热，将100g吐温-20和63g(0.2772mol环氧基)环氧树脂E-44(环氧值为O.44mol/l00g)加入烧瓶，通入氮气排除空气，然后加热至7(TC，再加入2.5g三氟化硼乙醚，反应体系温度上升。控制反应温度为80'C，持续反应7小时制得新型乳化剂。(2)环氧树脂乳液的制备在800ml烧杯内加入115gE-44环氧树脂，开动分散机慢速搅拌，加入5.75g丁基环氧丙基醚。在环氧树脂完全溶解后，再加入IO.35g制备的新型乳化剂、0.6g十二垸基硫酸钠和0.5g消泡剂，充分搅拌分散。在高速搅拌下逐步加入202g蒸馏水，直到体系的粘度突然下降，此时体系从油包水系统转变为水包油系统，发生了相反转，继续高速搅拌制得到乳白色稳定的环氧树脂乳液。固含量40%粘度约510mPas环氧当量496环氧树脂乳液的稳定性离心稳定性2000转/分，30分钟不分层。本环氧乳液的使用双组分水性环氧树脂漆膜的制备甲组分751固化剂乙组分水性环氧树脂乳液甲组分乙组分=1:3.5(重量比)的比例混合，手工搅拌均匀，用刷子涂在铁片上。水分挥发之后形成透明膜，涂膜的性能为:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>化实施例6(1)新型乳化剂的制备在四颈烧瓶上配备搅拌装置、温度计和冲氮气导管，烧瓶在水浴中加热，将120g吐温-80和51g(0.102mol环氧基)环氧树脂E-20(环氧值为O.2mol/l00g,)加入烧瓶，通入氮气排除空气，然后加热至7(TC，再加入0.51g三氟化硼乙醚，反应体系温度上升。控制反应温度为11(TC，持续反应6小时制得新型乳化剂。(2)环氧树脂乳液的制备在800ml烧杯内加入180gE-20环氧树脂，开动分散机慢速搅拌，加入18g丁基环氧丙基醚。在环氧树脂完全溶解后，再加入9g新型乳化剂、0.486g十二烷基硫酸钠和0.6g消泡剂，充分搅拌分散。在高速搅拌下逐步加入300g蒸馏水，直到体系的粘度突然下降，此时体系从油包水系统转变为水包油系统，发生了相反转，继续高速搅拌10分钟左右，制得到乳白色稳定的环氧树脂乳液。固含量41%粘度约417mPas环氧当量497环氧树脂乳液的稳定性离心稳定性2000转/分，30分钟不分层。(3)双组分水性环氧树脂漆膜的制备甲组分751固化剂乙组分水性环氧树脂乳液甲组分乙组分=1:3.5(重量比)的比例混合，手工搅拌均匀，用刷子涂在铁片上。水分挥发之后形成透明膜，涂膜的性能为:_<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>实干/h17铅笔硬度1H耐磨性(750g/300r)/g<0.02抗压强獻(N'mm勺50耐水性(48h)无变化耐碱性(10。/。NaOH,48h)无变化耐酸性(10。/。HCl,48h)无变化耐油性(机油，30d)无变化本发明并不局限于实施例中所描述的技术，它的描述是说明性的，并非限制性的，本发明的权限由权利要求所限定，基于本
技术领域：
人员依据本发明所能够变化、重组等方法得到的与本发明相关的技术，都在本发明的保护范围之内。权利要求1.一种水性环氧乳液的制备方法，其特征是(1)吐温乳化剂和双酚A型环氧树脂在催化剂作用下发生开环反应制备出反应乳化剂；(2)将(1)中产物和阳离子表面活性剂均匀混合制备出复配乳化剂；(3)采用稀释剂对环氧树脂进行稀释，将(1)步产物滴加到环氧树脂中，利用相反转法制备水性环氧乳液；(4)向(3)产物中滴加水，继续搅拌一段时间制备出水性环氧乳液。2.如权利要求1所述的水性环氧乳液的制备方法，其特征是所述的催化剂是三氟化硼乙醚，其用量为环氧树脂重量的14%。3.如权利要求1所述的水性环氧乳液的制备方法，其特征是所述的双酚A型环氧树脂，环氧值在0.20.51mol/100g。4.如权利要求1所述的水性环氧乳液的制备方法，其特征是所述的吐温为吐温80、吐温60或吐温20。5.如权利要求1所述的水性环氧乳液的制备方法，其特征是所述的吐温和环氧树脂的反应体系中羟基与环氧基的摩尔比为1:0.5-0.6:1.1，反应温度为80110°C，反应时间为67h。6.如权利要求1所述的水性环氧乳液的制备方法，其特征是所述的阳离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠，其用量为环氧树脂重量的0.270.52%，反应乳化剂的用量为环氧树脂重量的5-9%。7.如权利要求1所述的水性环氧乳液的制备方法，其特征是所述的步骤(3)中稀释剂用量是对高分子量环氧树脂，加入其1018%重量的单环氧稀释剂，对低分子量环氧树脂，加入其3-7%重量的单环氧稀释剂。8.如权利要求7所述的水性环氧乳液的制备方法，其特征是所述的单环氧稀释剂为丁基环氧丙基醚。全文摘要本发明涉及一种水性环氧乳液的制备方法。具体技术如下(1)吐温系列乳化剂和双酚A型环氧树脂在催化剂作用下发生开环反应制备出反应乳化剂。(2)将(1)中产物和阳离子表面活性剂均匀混合制备出复配乳化剂。(3)采用稀释剂对环氧树脂进行稀释，以降低其粘度，将(1)步产物滴加到环氧树脂中，利用相反转法制备水性环氧乳液。(4)向(3)产物中滴加水，继续搅拌一段时间制备出水性环氧乳液。所得水性环氧乳液的性能(1)离心稳定性2000转/分，30分钟不分层；(2)储存稳定性6个月乳液不破乳分层；(3)平均粒径＜1μm；(4)可以加水稀释而不破乳。文档编号C08L63/02GK101117390SQ200710059669公开日2008年2月6日申请日期2007年9月18日优先权日2007年9月18日发明者刘晓非,包哈森,涛宋,强陈申请人:天津大学