一种水性环氧树脂乳液及其制备方法与流程

本发明属于水性环氧树脂领域，具体涉及一种水性环氧树脂乳液及其制备方法。
背景技术：
：目前环氧树脂最主要应用于涂料行业和电子行业,覆盖了汽车、船舶、交通、电力、能源、食品等众多民用及军工领域,且国内外市场需求不断扩大,尤其是环氧涂料极具发展潜力。但环氧树脂难溶于水,传统环氧涂料通常都伴随着醇类、酮类或芳香烃等有机溶剂的使用,挥发性有机化合物的排放会对环境造成污染,也对人们的健康造成威胁。近年来国际国内相关环保法规及执行标准日益严格,低碳节能环保也越来越受到重视,开发绿色环保的水性环氧涂料越来越成为环氧涂料行业的主流趋势,前景也十分光明。然而，现有的关于制备水性环氧树脂乳液都需要大量的乳化剂，且乳化剂乳化效果差、所得乳液的乳液的稳定性不好，从而制约了水性环氧树脂乳液在涂料行业和电子行业中的应用。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明制备了一种高效的乳化剂，在制备环氧树脂乳液时，具有用量少且乳化效果好的优点，只需少量的乳化剂，即可获得优异的乳化效果，且制得的水性环氧树脂乳液粒径均匀，稳定性好。本发明的第一个目是提供一种环氧树脂乳化剂，所述乳化剂的配方包括聚乙二醇单甲醚、异氟尔酮二异氰酸酯和环氧树脂，所述聚乙二醇单甲醚、异氟尔酮二异氰酸酯与环氧树脂的摩尔比为1：(1-3)：(1-3)。本发明的一种实施方式中，所述乳化剂的制备方法包括：催化剂作用下，聚乙二醇单甲醚和异氟尔酮二异氰酸酯按照摩尔比例反应制得异氟尔酮二异氰酸酯修饰的聚乙二醇单甲醚，然后按照摩尔比例加入环氧树脂继续反应，即可得到环氧树脂乳化剂。本发明的一种实施方式中，所述乳化剂的制备过程中的反应温度为45-75℃。本发明乳化剂制备方法避免了环氧树脂乳化剂的制备温度常用的120℃左右的较高温度。本发明的一种实施方式中，所述的催化剂主要为包括叔胺催化剂或者有机金属化合物。本发明的一种实施方式中，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为1000-2000。本发明的第二个目是提供一种水性环氧树脂乳液，所述水性环氧树脂乳液包含环氧树脂、乳化剂和水；其中，乳化剂为上述的环氧树脂乳化剂。本发明的一种实施方式中，所述水性环氧树脂乳液的制备方法是将环氧树脂乳化剂、促溶剂、环氧树脂混合均匀，加水乳化，即可得到水性环氧树脂乳液。本发明的一种实施方式中，乳液制备过程中的乳化时转速为100-5000r/min。本发明的一种实施方式中，环氧树脂乳化剂对环氧树脂的质量百分比为5％-10％。本发明的一种实施方式中，水用量与环氧树脂乳化剂和环氧树脂的总质量比为1:(0.8-2)。本发明的一种实施方式中，所述水性环氧树脂乳液还可以包括促溶剂，所述促溶剂额含量占总物料质量的重量百分比不超过15％。本发明的一种实施方式中，所述环氧树脂包括e-51、e-20、e-44、e-42、e-54、e-55中的一种或多种。本发明的一种实施方式中，所述促溶剂包括丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚中的一种或多种。本发明的一种实施方式中，所述环氧树脂为双酚型环氧树脂。本发明的第三个目是提供一种涂料，所述涂料包含上述的乳化剂或者上述的水性环氧树脂乳液。本发明的第四个目是将上述的乳化剂或者上述的水性环氧树脂乳液应用于汽车、船舶、交通、电力、能源或者食品领域中。本发明有益的技术效果在于：(1)环氧树脂乳化剂的制备温度常用的120℃左右，反应温度较高，本发明方法中乳化剂的反应条件简单，避免较高温度条件，反应温度低，节约能源且环境友好；同时，本发明乳化剂制备短时高效，仅需2-3h，工业应用前景好。(2)本发明乳化剂少量即可实现环氧树脂乳化，从而制备得到乳液，并且所得到的环氧树脂乳液稳定性好。附图说明图1为实施例4中5％乳化剂制备的乳液照片，乳液均匀不分层，乳化效果佳；图2为实施例4中4％乳化剂制备的乳液照片，乳液稍微分层；图3为实施例4中3％乳化剂制备的乳液照片，乳液严重分层。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。实施例1(1)以聚乙二醇单甲醚、异氟尔酮二异氰酸酯与环氧树脂的摩尔比为1：1：1进行反应。称取10gmpeg2000于三口烧瓶中，t＝50℃，预热10min至mpeg2000熔融。打开机械搅拌，加入1gipdi、0.1gdbtdl，t＝50℃反应1h；继续加入2ge-51，t＝50℃反应2h，制备得到乳化剂；(2)以乳化剂含量为5％来制备水性环氧树脂乳液。称取1g步骤(1)所制的乳化剂、19ge-51于三口烧瓶中，t＝50℃，转速为500r/min，混合均匀后缓慢滴加去离子水20ml，得到水性环氧树脂乳液。所得水性环氧树脂乳液在离心机中以2000/min离心30min不分层，说明该水性环树脂乳液机械机械稳定性良好。实施例2不同乳化剂含量所得乳液性能(1)称取10gmpeg2000于三口烧瓶中，t＝50℃，预热10min至mpeg2000熔融。打开机械搅拌，加入1gipdi、0.1gdbtdl，t＝50℃反应1h；继续加入5ge-20，t＝50℃反应2h，制备得到乳化剂；(2)参照实施例1，其他条件不变，仅改变环氧树脂乳化剂含量如表1所示，制备得到水性环氧树脂乳液，所得水性环氧树脂乳液在离心机中以2000/min离心30min，以不分层，稍微分层，严重分层来评定环氧树脂稳定性，所得乳液性能见表1。表1不同乳化剂含量所得乳液性能含量(％)345810稳定性测试参数严重分层稍微分层不分层不分层不分层实施例3添加促溶剂制备乳液(1)以聚乙二醇单甲醚、异氟尔酮二异氰酸酯与环氧树脂的摩尔比为1：1：1进行反应。称取10gmpeg2000于三口烧瓶中，t＝50℃，预热10min至mpeg2000熔融。打开机械搅拌，加入1gipdi、0.1gdbtdl，t＝50℃反应1h；继续加入5ge-20，t＝50℃反应2h，制备得到乳化剂；(2)以乳化剂含量为5％来制备水性环氧树脂乳液。称取1g步骤(3)所制的乳化剂、19ge-20、4g丙二醇甲醚醋酸酯于三口烧瓶中，t＝50℃，转速为500r/min，混合均匀后缓慢滴加去离子水20ml，得到水性环氧树脂乳液。所得水性环氧树脂乳液在离心机中以2000/min离心30min不分层，说明该水性环树脂乳液机械机械稳定性良好。实施例4添加促溶剂时不同乳化剂含量制备乳液(1)以聚乙二醇单甲醚、异氟尔酮二异氰酸酯与环氧树脂的摩尔比为1：1：1进行反应。称取10gmpeg2000于三口烧瓶中，t＝50℃，预热10min至mpeg2000熔融。打开机械搅拌，加入1gipdi、0.1gdbtdl，t＝50℃反应1h；继续加入5ge-20，t＝50℃反应2h，制备得到乳化剂；(2)参照实施例1，其他条件不变，仅改变环氧树脂乳化剂含量如表2所示，制备得到水性环氧树脂乳液，所得水性环氧树脂乳液在离心机中以2000/min离心30min，以不分层，稍微分层，严重分层来评定环氧树脂稳定性。所得乳液性能见表2。表2添加促溶剂时不同乳化剂含量制备乳液的性能含量(％)345810稳定性测试参数严重分层稍微分层不分层不分层不分层实施例5不同乳化剂对乳化效果的影响(1)以聚乙二醇单甲醚、异氟尔酮二异氰酸酯与环氧树脂的摩尔比为1：0.5：0.5进行反应。称取10gmpeg2000于三口烧瓶中，t＝50℃，预热10min至mpeg2000熔融。打开机械搅拌，加入0.5gipdi、0.1gdbtdl，t＝50℃反应1h；继续加入1.5ge-51，t＝50℃反应2h，制备得到乳化剂；(2)称取1g步骤(1)所制的乳化剂、19ge-51于三口烧瓶中，t＝50℃，转速为500r/min，混合均匀后缓慢滴加去离子水20ml，得到水性环氧树脂乳液。实施例6乳化过程中底物浓度对乳化效果的影响(1)称取10gmpeg2000于三口烧瓶中，t＝50℃，预热10min至mpeg2000熔融。打开机械搅拌，加入1gipdi、0.1gdbtdl，t＝120℃反应1h；继续加入3ge-51，t＝50℃反应2h，制备得到乳化剂；(2)称取1g步骤(1)所制的乳化剂、19ge-51于三口烧瓶中，t＝50℃，转速为500r/min，混合均匀后缓慢滴加去离子水40ml，得到水性环氧树脂乳液。实施例7促溶剂用量对乳化效果的影响(1)称取10gmpeg2000于三口烧瓶中，t＝50℃，预热10min至mpeg2000熔融。打开机械搅拌，加入1gipdi、0.1gdbtdl，t＝50℃反应1h；继续加入3ge-51，t＝50℃反应2h，制备得到乳化剂；(2)称取1g步骤(1)所制的乳化剂、19ge-51、8g丙二醇甲醚醋酸酯于三口烧瓶中，t＝50℃，转速为500r/min，混合均匀后缓慢滴加去离子水20ml，得到水性环氧树脂乳液。实施例8较高温度制备的乳化剂乳化性能考察(1)以聚乙二醇单甲醚、异氟尔酮二异氰酸酯与环氧树脂的摩尔比为1：1：1进行反应。称取10gmpeg2000于三口烧瓶中，t＝50℃，预热10min至mpeg2000熔融。打开机械搅拌，加入1gipdi、0.1gdbtdl，t＝100℃反应1h；继续加入3ge-51，t＝100℃反应2h，制备得到乳化剂；(2)称取1g步骤(1)所制的乳化剂、19ge-51于三口烧瓶中，t＝50℃，转速为500r/min，混合均匀后缓慢滴加去离子水20ml，得到水性环氧树脂乳液。将实施例5-7和对照例1所得的水性环氧树脂乳液置于离心机中，以2000/min离心30min，进行稳定性测试，结果如表3所示。表3水性环氧树脂乳液性能测试实施例5实施例6实施例7实施例8稳定性测试参数稍微分层稍微分层稍微分层严重分层上述实施例只为体现出发明人的创造构思，基于本发明创造构思下任何形式的演变和改进都属于本发明保护的范围。当前第1页12