水性增韧环氧树脂及其制备方法和在制备水性增韧环氧乳化沥青防水涂料中的应用与流程

本发明属于环氧树脂，具体涉及一种水性增韧环氧树脂及其制备方法和在制备水性增韧环氧乳化沥青防水涂料中的应用。

背景技术：

1、环氧树脂是指分子中至少含有两个反应性环氧基团的树脂化合物。环氧树脂经固化后有许多突出的优异性能，如对各种材料特别是对金属的黏结力很强、有很强的耐化学腐蚀性、力学强度很高、电绝缘性好、耐腐蚀等。此外，环氧树脂可以在相当宽的温度范围内固化，而且固化时体积收缩小。双酚a型环氧树脂是由双酚a、环氧氯丙烷在碱性条件下缩合，经水洗，脱溶剂精制而成的高分子化合物。因环氧树脂的制成品具有良好的物理机械性能，耐化学药品性，电气绝缘性能，故广泛应用于涂料、胶粘剂、玻璃钢、层压板、电子浇铸、灌封、包封等领域。

2、随着人们环保意识的提升，水性涂料越来越受到人们的重视，环氧树脂的水性化目前主要有以下方法：机械法(直接乳化法)、化学改性法、相反转法和固化剂乳化法。其中：

3、1)机械法

4、机械法即直接乳化法，可用球磨机、胶体磨、均氏器等将固体环氧树脂预先磨成微米级的环氧树脂粉末，然后加入乳化剂水溶液，再通过机械搅拌将粒子分散于水中；或将环氧树脂和乳化剂混合，加热到适当的温度，在激烈的搅拌下逐渐加入水而形成乳液。用机械法制备水性环氧树脂乳液的优点是工艺简单，所需乳化剂用量较少，但乳液中环氧树脂分散相微粒尺寸较大，粒子形状不规则且尺寸分布较宽，所配得的乳液稳定性差，粒子之间容易相互碰撞而发生凝结现象，并且该乳液的成膜性能也欠佳。当然提高搅拌分散时的温度可以促进乳化剂分子在环氧树脂微粒表面更为有效地吸附，使得环氧树脂微粒能较为稳定地分散在水相中。

5、2)化学改性法

6、化学改性法又称自乳化法，即将一些亲水性的基团引入到环氧树脂分子链上，或嵌段或接枝，使环氧树脂获得自乳化的性质，当这种改性聚合物加水进行乳化时，疏水性高聚物分子链就会聚集成微粒，离子基团或极性基团分布在这些微粒的表面，由于带有同种电荷而相互排斥，只要满足一定的动力学条件，就可形成稳定的水性环氧树脂乳液，这是化学改性法制备水性环氧树脂的基本原理。根据引入的具有表面活性作用的亲水基团性质的不同，化学改性法制备的水性环氧树脂乳液可分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种。

7、3)相反转法

8、相反转是一种制备高分子量环氧树脂乳液较为有效的方法，ii型水性环氧树脂涂料体系所用的乳液通常采用相反转方法制备。相反转原指多组分体系(如油/水/乳化剂)中的连续相在一定条件下相互转化的过程，如在油/水/乳化剂体系中，其连续相由水相向油相(或从油相向水相)的转变，在连续相转变区，体系的界面张力最低，因而分散相的尺寸最小。通常的制备方法是在高剪切力条件下先将乳化剂与环氧树脂均匀混合，随后在一定的剪切条件下缓慢地向体系中加入水，随着加水量的增加，整个体系逐步由油包水型转变为水包油型，形成均匀稳定的水可稀释体系。乳化过程通常在常温下进行，对于固态环氧树脂，往往需要借助于少量溶剂和加热使环氧树脂粘度降低后再进行乳化。

9、4)固化剂乳化法

10、水性环氧树脂体系通常采用固化剂乳化法来制备水性环氧树脂乳液。这类体系中的环氧树脂一般预先不乳化，而由水性环氧固化剂在使用前混合乳化，因而这类固化剂必须既是交联剂又是乳化剂。水性环氧固化剂是以多胺为基础，对多胺固化剂进行加成、接枝、扩链和封端，在其分子中引入具有表面活性作用的非离子型表面活性链段，对低分子量的液体环氧树脂具有良好的乳化作用。用固化剂乳化法制备水性环氧树脂体系的优势是在使用前由固化剂直接乳化环氧树脂，不需考虑环氧树脂乳液的储存稳定性和冻融稳定性；缺点是配得的乳液适用期短。

11、因纯环氧树脂(ep)中大量存在环氧基团，固化后结构的化学交联密度高，分子链柔顺性低、内应力大，导致环氧固化物质脆性较大，耐冲击性和抗疲劳耐久性较差，限制了其在一些对耐久性和可靠性要求较高的高技术领域的应用与发展。因此，保持环氧树脂优异性能的同时，对环氧树脂增韧改性是很有必要的。目前主要有3种途径来增韧改性环氧树脂。

12、(1)将橡胶弹性体、核壳聚合物、热塑性树脂(tp)、热致性液晶聚合物(tlcp)和纳米粒子等加入到ep基体中形成微观相分离或均相结构。

13、(2)将tp在ep三维交联网络中连续贯穿形成互穿网络结构来进行增韧。

14、(3)通过调节ep的微观结构，如在三维交联网络中引入柔性更好的链段，以改善其分子柔顺性，或引入微观相分离结构，增强分子链段的变形协同性，实现增韧。

技术实现思路

1、针对现有技术问题，本发明的目的在于提供另一种水性增韧环氧树脂及其制备方法，本发明还提供了其在制备水性增韧环氧乳化沥青防水涂料中的应用。本发明为环氧树脂的水性化和增韧提供了另一种新的思路。

2、本发明通过以下技术方案予以实现：一种水性增韧环氧树脂的制备方法，其特征在于，按照如下方法制备：将葡聚糖溶于水中，加入碱液调节ph9-12，然后加入双酚a环氧树脂，搅拌混合均匀，再加入催化剂三氟化硼乙醚，在40-80℃下反应2-6h，反应完后加水，继续搅拌即得到水性增韧环氧树脂。

3、上述方案中：所述葡聚糖平均分子量为2000-7000da，所述双酚a环氧树脂为环氧e44、环氧e51中的至少一种。

4、上述方案中：所述葡聚糖与环氧树脂的质量比为5-10:1。

5、上述方案中：所述三氟化硼乙醚的加入量为葡聚糖质量的0.1％-5％。

6、上述方案中：所述三氟化硼乙醚的加入量为葡聚糖质量的0.2％-0.5％。

7、优选：反应温度为50-60℃

8、一种所述的水性增韧环氧树脂的制备方法制备得到的水性增韧环氧树脂。

9、所述的水性增韧环氧树脂在制备水性增韧环氧乳化沥青防水涂料中的应用。

10、本发明利用葡聚糖的分子结构特性，与双酚a环氧树脂加成，一次性直接获得水性增韧环氧树脂，其水性增韧原理为：葡聚糖是由大量β-葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的线性多糖，其分子链长度可是几个到几千个葡萄糖分子，较短的分子链可以形成线性结构，而较长的分子链则可以形成纤维状结构，具有良好的机械强度和稳定性。本发明选择2000-7000da的葡聚糖，兼顾亲水性和机械性能，利用葡聚糖中的羟基与环氧树脂中的环氧基加成反应，制得葡聚糖改性环氧树脂，一方面葡聚糖中的多羟基增强了环氧树脂的亲水性，可获得水性化的环氧树脂，另一方面引入了葡聚糖中的柔性链段长链多元环增强了环氧树脂的韧性。

技术特征：

1.一种水性增韧环氧树脂的制备方法，其特征在于，按照如下方法制备：将葡聚糖溶于水中，加入碱液调节ph9-12，然后加入双酚a环氧树脂，搅拌混合均匀，再加入催化剂三氟化硼乙醚，在40-80℃下反应2-6h，反应完后加水，继续搅拌即得到水性增韧环氧树脂。

2.根据权利要求1所述水性增韧环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述葡聚糖平均分子量为2000-7000da，所述双酚a环氧树脂为环氧e44、环氧e51中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述水性增韧环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述葡聚糖与环氧树脂的质量比为5-10:1。

4.根据权利要求3所述水性增韧环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述三氟化硼乙醚的加入量为葡聚糖质量的0.1％-5％。

5.根据权利要求4所述水性增韧环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述三氟化硼乙醚的加入量为葡聚糖质量的0.2％-0.5％。

6.根据权利要求5所述水性增韧环氧树脂的制备方法，其特征在于：反应温度为50-60℃。

7.一种权利要求1-6任一项所述的水性增韧环氧树脂的制备方法制备得到的水性增韧环氧树脂。

8.权利要求7所述的水性增韧环氧树脂在制备水性增韧环氧乳化沥青防水涂料中的应用。

技术总结
本发明提供了一种水性增韧环氧树脂及其制备方法和在制备水性增韧环氧乳化沥青防水涂料中的应用，按照如下方法制备：将葡聚糖溶于水中，加入碱液调节pH9‑12，然后加入双酚A环氧树脂，搅拌混合均匀，再加入催化剂三氟化硼乙醚，在40‑80℃下反应2‑6h，反应完后加水，继续搅拌即得到水性增韧环氧树脂。本发明利用葡聚糖中的羟基与环氧树脂中的环氧基加成反应，制得葡聚糖改性环氧树脂，一方面葡聚糖中的多羟基增强了环氧树脂的亲水性，可获得水性化的环氧树脂，另一方面引入了葡聚糖中的柔性链段长链多元环增强了环氧树脂的韧性。

技术研发人员：刘涛,林善武,候康,王亮,李杰
受保护的技术使用者：重庆中防德邦防水技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7