水性自乳化环氧树脂、制备方法、以及包含其的水分散体与流程

本发明涉及水性环氧，具体地说，涉及水性自乳化环氧树脂、制备方法、以及包含其的水分散体。

背景技术：

1、据统计，目前全世界每年使用的涂料品种中，有40％是以环氧树脂为基体树脂制备得到的。但是，其中绝大部分为溶剂型的涂料，随着人们环境保护意识的逐步增强，同时也为了消除有机溶剂带来的危害，许多国家都制定了相应的环境保护法律法规来限制涂料中voc(有机挥发物的含量)和haps(有害空气污染物的含量)的排放，使涂料工业向低、高效节能、生态友好的绿色化方向发展。

2、水性环氧树脂涂料，不仅可用作为一种节能环保型材料，而且其相关的理化性能、机械性能和工艺性能已可达到与溶剂型性能相媳美的水平，并且还具有无毒无味、施工便利、淸洗方便、储运安全等水性体系的优点。

3、环氧树脂的水性化：一般分为自乳化法和外加乳化剂法。

4、外加乳化剂法，即通过外加乳化剂的方法来获得水包油型的环氧乳液，专用反应型乳化剂的乳化效果好、用量少；对涂膜的耐水、耐化学品性和涂膜的光泽均有所提高。但是用于常温固化体系的固化剂都是水溶型或水分散体型的胺类或丙烯酸树脂，它们都是全部或部分具有一定的亲水性。而需要得到性能优良的涂膜，就必须同溶剂型涂料一样，固化剂和树脂相容性要好。树脂乳液虽然能稳定在水中，但毕竟还是疏水性，这和具有亲水性的固化剂在物性上有非常大的差距，这自然很难保证良好的涂膜性能。

5、自乳化法，是指在环氧树脂主链上引入强亲水性的基团,使环氧树脂不用外加乳化剂即能分散于水中。自乳化树脂比外加乳化剂法具有以下几大优势：一般都有更好的稳定性(平均粒径都较小，一般在0.1-0.8um)；固化剂和树脂的相容性能得到提高；提供更好的快干性；可以同颜填料一起研磨成色浆，可以制成更低或零voc产品。但是目前大部分的自乳化环氧乳液也存在一些问题：(1)固化膜硬度和耐冲击、柔韧性不能平衡；(2)耐水性耐盐雾一般，不能达到溶剂型，限制了使用。

技术实现思路

1、<本发明解决的技术问题>

2、用于解决现有技术中环氧乳液存在的固化膜硬度和耐冲击、柔韧性不能平衡，耐水耐盐雾与溶剂型环氧乳液差距较大的技术问题。

3、<本发明采用的技术方案>

4、针对上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种水性自乳化环氧树脂、制备方法、以及包含其的分散体。

5、具体内容如下：

6、第一，本发明提供了一种水性自乳化环氧树脂，各组分按重量份数计，包括环氧树脂40-55份，混合单体4-8份，催化剂0.02-0.1份，溶剂0-60份；混合单体的各组分按摩尔比计，

7、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、聚乙二醇单甲醚、异山梨醇、聚乙二醇/丙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇/丙二醇＝1:1-1.5:1-4:1-5:0.5-2.5。

8、第二，本发明提供了一种前述提及的水性自乳化环氧树脂的制备方法，包括如下步骤：

9、s1三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，聚乙二醇单甲醚和一部分催化剂经反应，保温结束后，加入异山梨醇，聚乙二醇/丙二醇二缩水甘油醚，聚乙二醇/丙二醇和催化剂继续反应，得到亲水聚合物；

10、s2将环氧树脂、亲水聚合物和催化剂进行反应，保温结束后，加入有机溶剂高速分散，制成固含等于60-75％，得到水性自乳化环氧树脂。

11、第三，本发明提供了一种水性自乳化环氧分散体的制备方法，包括如下步骤：

12、s1三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，聚乙二醇单甲醚和一部分催化剂经反应，保温结束后，加入异山梨醇，聚乙二醇/丙二醇二缩水甘油醚，聚乙二醇/丙二醇和催化剂继续反应，得到亲水聚合物；

13、s2将环氧树脂、亲水聚合物和催化剂进行反应，保温结束后，加入去离子水高速分散，进行相反转得到水性自乳化环氧分散体。

14、<本发明的技术机理及有益效果>

15、(1)本申请选用聚乙二醇/丙二醇和聚乙二醇单甲醚提供亲水性，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和聚乙二醇/丙二醇二缩水甘油醚起扩链作用，合成更大分子量的长链聚氧乙烯醚，使得到的亲水聚合物亲水性更好。

16、异山梨醇的环状结构可以提供足够的刚性，提高聚合物的玻璃化温度和机械性能，与长链聚氧乙烯醚配合，可以平衡固化膜的硬度、耐冲击和柔韧性。异山梨醇熔点(60-63℃)低，可以在较低温度(＜100℃)下催化反应，减少副反应，分子量分布均匀。毒性比双酚a小很多，具有更高的环保性和安全性。

17、(2)采用异山梨醇和聚氧乙烯醚对环氧树脂进行亲水改性，可以使改性后的环氧树脂在不添加助溶剂的情况下自乳化成均匀稳定的乳液，储存稳定性优异，实现零voc排放。

18、自乳化的环氧树脂乳液粒径低(0.3-0.5um)，稳定性好，可与颜填料一起研磨，与胺类固化剂相容性好，制成的双组分环氧涂料，干性、耐水耐盐雾优异。

技术特征：

1.一种水性自乳化环氧树脂，其特征在于，各组分按重量份数计，包括环氧树脂40-55份，混合单体4-8份，催化剂0.02-0.1份，溶剂0-60份；混合单体的各组分按摩尔比计，

2.根据权利要求1所述的水性自乳化环氧树脂，其特征在于，混合单体的各组分按摩尔比计，

3.根据权利要求1所述的水性自乳化环氧树脂，其特征在于，有机溶剂包括乙二醇叔丁基醚、乙二醇丁醚、丙二醇乙醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的水性自乳化环氧树脂，其特征在于，催化剂包括三氟化硼乙醚、三苯基膦中的至少一种。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的水性自乳化环氧树脂，其特征在于，

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的水性自乳化环氧树脂，其特征在于，环氧树脂为双酚a或双酚f环氧树脂，环氧当量0.2-0.51。

7.一种如权利要求1至6中任意一项所述的水性自乳化环氧树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.一种如权利要求1至6中任意一项所述水性自乳化环氧分散体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的水性自乳化环氧分散体的制备方法，其特征在于，s1中，反应温度为80～100℃，保温0.5～4h。

10.根据权利要求8或9所述的水性自乳化环氧分散体的制备方法，其特征在于，s2中，升温至80～120℃，保温2～4h。

技术总结
本发明涉及水性环氧树脂技术领域，公开了一种水性自乳化环氧树脂及其分散体，各组分按重量份数计，包括环氧树脂40‑55份，混合单体4‑8份，催化剂0.02‑0.1份，溶剂0‑60份；混合单体的各组分按摩尔比计，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、聚乙二醇单甲醚、异山梨醇、聚乙二醇/丙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇/丙二醇＝1:1‑1.5:1‑4:1‑5:0.5‑2.5；同时公开了其制备方法。本申请制备得到的水性自乳化环氧分散体，粒径低0.3‑0.5um，贮存稳定性极佳，VOC可低至零。制成双组分水性环氧涂料，冲击性、耐水性、耐盐雾防腐蚀性能优异。

技术研发人员：管莹,闫辉,陆小辉
受保护的技术使用者：绵阳华远同创科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12