一种重防腐单组分水性环氧酯树脂的制备方法与流程

本发明属于重防腐环氧酯树脂领域，特别涉及一种重防腐单组分水性环氧酯树脂的制备方法。

背景技术：

1、为了应对气候变暖、生态环境恶化等全球性公共问题，传统溶剂型涂料逐渐向绿色环保型涂料方向转变。目前绿色新型环保型涂料技术主要向水性涂料、粉末涂料以及高固体分涂料方向发展。其中，水性涂料因其 voc 含量低、使用安全、便于贮藏运输及施工等特点得到了快速增长，是工业防腐涂料在未来的一个重要发展趋势。

2、目前，市场上的水性单组分环氧酯普遍用于轻中防腐领域，在搭配常规防锈颜料的基础上，耐中性盐雾约300h，环氧酯为氧化气干型，即双键与空气中的氧气反应生成酯键，从而达到干燥的目的，但干燥时间长且由于需要足够的分子量，导致树脂自身的粘度大。专利cn110669183a中提及一种丙烯酸改性水性环氧酯树脂，通过丙烯酸改性来提高干性等性能，但因为树脂中含有的双键的数量少，导致其干性依旧慢，氧化后的交联密度不够，耐盐雾性能达不到重防腐的要求。

3、植物多烯酚改性环氧树脂是带有不饱和长链和苯环的环氧化合物，通常作为稀释剂与液体环氧树脂混合成低粘度的树脂体系。如专利cn114292568a，用植物多烯酚改性双环氧基树脂，通过引入烯烃双键提高环氧树脂的干性、耐水、防腐性，但此为双组分环氧树脂，需要搭配固化剂使用。为了适应市场需求，重防腐领域，单组分环氧酯的研发升级有一定的必要性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种重防腐单组分水性环氧酯树脂的制备方法，以植物多烯酚改性后的环氧树脂作原料，引入大量双键，增加与空气中氧气的接触，可加速氧化反应，加快漆膜的干燥速度；引入的双键随着氧化反应的进行，漆膜干燥形成的网状结构的致密度越来越高，降低小分子水与na+、cl-等离子的穿透性，进一步提高漆膜的耐水性与耐盐雾性。

2、具体地，一种重防腐单组分水性环氧酯树脂的制备方法，包括如下步骤：

3、s1、将亚麻油酸、907环氧树脂、植物多烯酚改性环氧树脂、二甲苯、环氧催化剂1、环氧催化剂2加入反应器中，升温至110-120℃，搅拌1-1.5h至充分溶解，边搅拌边升温，升温速率1℃/min至180-185℃，保温1-1.5h，再以0.5℃/min升温至200℃，继续升温，将温度控制在200-205℃之间，保温2h；再将温度升至210℃，将温度控制在205-210℃，保温2h，测试酸值5-9mgkoh/g时，结束反应，降温至170℃，用真空泵抽出二甲苯，真空压力≥0.5mpa，时间0.5-1h，继续降温至130℃，加入乙二醇丁醚搅拌1h至搅拌均匀；

4、s2、将苯乙烯、引发剂、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸按照配方比例混合常温搅拌，将反应釜温度控制在120-125℃之间，开始滴加混合丙烯酸单体，控制在3.5h左右滴完，保温1h，继续补加引发剂，0.5h滴完，保温2h后停止反应；

5、s3、降温至80℃，采用滴加方式加入配方量的n,n-二甲基乙醇胺，0.5h滴完，搅拌0.5h后降温出料，可得到重防腐单组分水性环氧酯树脂。

6、上述反应原料以环氧树脂（907环氧与植物多烯酚改性环氧总和）为1计，

7、亚麻油酸                             0.80-0.90

8、二甲苯                               0.40-0.50

9、907环氧树脂                          0.35-0.45

10、植物多烯酚改性环氧树脂               0.55-0.65

11、环氧催化剂1（四丁基溴化铵）            0.03-0.05

12、环氧催化剂2（氧化锌）                  0.02-0.04

13、乙二醇丁醚                           1.10-1.20

14、苯乙烯                               1.00-1.60

15、甲基丙烯酸                           0.30-0.40

16、甲基丙烯酸丁酯                       0.35-0.45份

17、引发剂tbpo（过氧化-2-乙基己酸叔丁酯）  0.03-0.05份

18、n,n-二甲基乙醇胺                     0.2-0.3份。

19、本发明所选用的亚麻油酸是碘值180，干性适中的油酸。

20、本发明选用二甲苯作为脱水溶剂，脱去酯化反应生成的水，促进反应进行。

21、本发明使用植物多烯酚改性环氧树脂代替反应体系中的部分环氧树脂，分子链上引入更多的双键。在本发明的一些具体实施例中，所使用的植物多烯酚改性环氧树脂为plr602植物多烯酚改性环氧树脂，常熟耐素生物材料科技有限公司产品。

22、本发明选用四丁基溴化铵作为第一段环氧开环酯化反应催化剂，具有较高的催化效率；选用氧化锌作为第二段环氧开环酯化反应催化剂。

23、本发明使用乙二醇丁醚为稀释剂，用于降低树脂粘度，增加树脂亲水性、控制固含量。

24、苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯混合组成混合丙烯酸单体。

25、本发明使用的引发剂为过氧化-2-乙基己酸叔丁酯（tbpo），其分子量分布均匀，更有利于促进反应进行。

26、本发明使用的n,n-二甲基乙醇胺作为胺中和剂，提高树脂的亲水性。

27、本发明的配方设计原理及有益效果如下：

28、（1）本发明以植物多烯酚改性后的环氧树脂作原料，绿色环保，且植物多烯酚改性后的环氧树脂低粘度性，有着降低反应产物粘度的作用。

29、（2）与其他环氧树脂相比，植物多烯酚改性后的环氧树脂能引入更多的烯烃双键，增加与空气中氧气的接触，可加速氧化反应，加快漆膜的干燥速度；引入的双键随着氧化反应的进行，漆膜干燥形成的网状结构的致密度越来越高，降低小分子水与na+、cl-等离子的穿透性，进一步提高漆膜的耐水性与耐盐雾性。

30、（3）丙烯酸单体越多，则干性快且分子量大，粘度大影响施工，同时消耗环氧酯上的双键多，影响后期树脂干燥的自交联密度，进一步影响漆膜耐水性能与盐雾性能。本发明在控制一定量丙烯酸单体基础上，通过植物多烯酚改性后的环氧树脂来给分子链上引入更多的双键，调控两者的比例，协同提高树脂干燥后的交联密度，提高漆膜的耐水与耐盐雾性能。

31、（4）本发明通过配方调整，引入植物多烯酚及控制酸值，得到合适分子量的环氧酯；本发明选用引发剂tbpo，并控制其用量，进一步控制整体树脂的分子量；经过实验验证，上述配方范围可得到合适分子量的水性单组分环氧酯树脂。

32、（5）本发明产品具有低粘性，易于施工，用本发明产品所制备的水性涂料具备干燥快、耐水好、耐中性盐雾性能优异。经检测，耐水15天以上不起泡，耐盐雾1000h漆膜完好。