一種非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂及其制備方法，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧樹(shù)脂具有粘結(jié)性好，固化收縮率低，機(jī)械強(qiáng)度高以及良好的耐腐蝕、耐溶劑等 性能，在化工、電器、建筑航空等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂多為溶劑型環(huán)氧樹(shù) 月旨，其含有的有機(jī)溶劑會(huì)造成大量V0C，給生態(tài)環(huán)境和人類健康造成危害，同時(shí)由于有機(jī)溶 劑存在揮發(fā)性及易燃性，溶劑型環(huán)氧樹(shù)脂在施工、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等方面存在較大的安全隱患，。 而且溶劑的大量使用也會(huì)增加應(yīng)用成本。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，涂料工業(yè)向著經(jīng) 濟(jì)、環(huán)境友好方向發(fā)展，水性環(huán)氧樹(shù)脂是其發(fā)展的重點(diǎn)之一。
[0003] 目前常用的水性環(huán)氧樹(shù)脂，其制備方法可換分為三種:一種是機(jī)械法，是通過(guò)外加 乳化劑的水溶性乳化環(huán)氧樹(shù)脂制備水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液;再一種是相反轉(zhuǎn)法，該方法是制備 高分子樹(shù)脂乳液的常用方法，先將外加乳化劑與環(huán)氧樹(shù)脂混合，再緩慢滴加水獲得水性環(huán) 氧樹(shù)脂乳液；另一種是自乳化法，是通過(guò)在環(huán)氧樹(shù)脂分子中接枝親水基團(tuán)，使其具有親水 性。機(jī)械法和相反轉(zhuǎn)法都是通過(guò)外加乳化劑方式乳化環(huán)氧樹(shù)脂以制備水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液， 乳液具有粒徑大，穩(wěn)定性差等缺陷。然而，自乳化法制備的水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液粒徑小，且顆 粒分布均勻，乳液穩(wěn)定性好，與水性環(huán)氧固化劑的相容性好。
[0004] 自乳化水性環(huán)氧樹(shù)脂主要分為離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂和非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂，其 中離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂是通過(guò)在環(huán)氧樹(shù)脂分子中接枝親水性離子基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)水性化的，這 種制備方法對(duì)pH值敏感，影響水性環(huán)氧樹(shù)脂及其配制涂料的穩(wěn)定性，在很大程度上限定了 水性環(huán)氧樹(shù)脂的應(yīng)用領(lǐng)域。非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂是通過(guò)在環(huán)氧樹(shù)脂分子中引入非離子親 水基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)水性化的，該制備方法簡(jiǎn)單，且制備的水性環(huán)氧樹(shù)脂穩(wěn)定性好，已成為涂料工 業(yè)新的發(fā)展趨勢(shì)。但是，現(xiàn)有的非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂，其上的環(huán)氧基為環(huán)氧樹(shù)脂本身的環(huán) 氧基，在與固化劑反應(yīng)的過(guò)程中存在交聯(lián)密度小，硬度低的問(wèn)題。
[0005] 經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，專利號(hào)為201210444036. X的中國(guó)專利公開(kāi)了一種水性環(huán)氧樹(shù)脂及其 制備方法及制備清漆的方法，該方法利用環(huán)氧樹(shù)脂與多羥基羧酸在丙酮及催化劑的條件下 合成水性環(huán)氧樹(shù)脂，水性環(huán)氧樹(shù)脂中含有羧基，對(duì)pH較為敏感，不僅限制了其應(yīng)用領(lǐng)域，當(dāng) 涂料體系中含有堿性顏填料時(shí)，也不利于涂料自身的穩(wěn)定；中國(guó)出版物《高分子材料科學(xué)與 工程》(2010年10月，第26卷第10期)公開(kāi)了非離子型自乳化水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備與性能，提 出通過(guò)甲氧基聚乙二醇苯甲胺與環(huán)氧樹(shù)脂E44制備非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂，該非離子型水 性環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中的環(huán)氧基為環(huán)氧樹(shù)脂本身的環(huán)氧基，其與固化劑反應(yīng)的過(guò)程中交聯(lián)密度 小，硬度低。另外，上述兩種水性環(huán)氧樹(shù)脂的合成過(guò)程中均引入了溶劑，需在合成后期經(jīng)減 壓蒸餾去除溶劑，尚未做到零V0C，工藝復(fù)雜性也相應(yīng)增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提出一種合成工藝簡(jiǎn)單，不含 添加溶劑及離子基團(tuán)，應(yīng)用范圍廣的非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂，同時(shí)給出了其制備方法。
[0007] 為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案提供了一種非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂， 該環(huán)氧樹(shù)脂由以下重量份配比原料制成:端羧基聚醚30~80份，環(huán)氧樹(shù)脂20~50份，雙環(huán)氧 化合物10~30份。
[0008] 本發(fā)明的水性環(huán)氧樹(shù)脂與水性環(huán)氧固化劑的相容性好，交聯(lián)密度高，涂膜硬度高。 采用端羧基聚醚作原料，不僅有利于水性環(huán)氧樹(shù)脂的穩(wěn)定性，還能在水性環(huán)氧樹(shù)脂分子結(jié) 構(gòu)中引入聚醚結(jié)構(gòu)，提高了其韌性。
[0009] 上述技術(shù)方案中，所述端羧基聚醚的分子量為200~8000中的一種或幾種。
[0010] 上述技術(shù)方案中，所述環(huán)氧樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂E-54、E-51、E-44、E-42、E-20中的一種 或幾種。
[0011] 上述技術(shù)方案中，所述雙環(huán)氧化合物為1，4丁二醇二縮水甘油醚，乙二醇二縮水甘 油醚，1，6已二醇二縮水甘油醚，二縮水甘油基胺中的一種或幾種。
[0012] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，其方法包 括以下步驟： 第一步、按重量份配比將端羧基聚醚30~80份，環(huán)氧樹(shù)脂20~50份加入到反應(yīng)釜中，混 合均勻，在70~110°C溫度條件下，反應(yīng)3~6h; 第二步、按重量份配比向反應(yīng)釜中滴加雙環(huán)氧化合物10~30份后，在60~120°C溫度條 件下反應(yīng)4~7h，得到非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0013] 上述技術(shù)方案所述第二步中，滴加速度為10~30滴/分鐘。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是合成工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，合成過(guò)程中不添加溶劑，不含離子 基團(tuán)，不受pH影響，應(yīng)用范圍廣，且在合成過(guò)程中引入雙環(huán)氧化合物，提高了反應(yīng)過(guò)程的交 聯(lián)密度，有利于提高涂膜的硬度。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明所用到的化學(xué)試劑及材料均為市購(gòu)。
[0016] 實(shí)施例一 向裝有攪拌和控溫裝置的三口燒瓶中加入80g端羧基聚醚600和50g環(huán)氧樹(shù)脂E-51，混 合均勻后在70°C溫度條件下反應(yīng)3.5h，再向三口燒瓶滴加30g乙二醇二縮水甘油醚，滴加速 度控制在15滴/分鐘，然后在75°C溫度條件下反應(yīng)4.5h，最終獲得非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂A。
[0017] 將非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂A與市售的水性環(huán)氧固化劑H208制備涂膜，養(yǎng)護(hù)一周后 對(duì)該涂膜性能按GB/T22374-2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。
[0018] 實(shí)施例二 向裝有攪拌和控溫裝置的三口燒瓶中加入20g端羧基聚醚1000，40g端羧基聚醚2000和 34g環(huán)氧樹(shù)脂E-44，混合均勻后在80°C溫度條件下反應(yīng)4h，再向三口燒瓶滴加25gl，4丁二醇 二縮水甘油醚，滴加速度控制在10滴/分鐘，然后在80°C溫度條件下反應(yīng)5h，最終獲得非離 子型水性環(huán)氧樹(shù)脂B。
[0019] 將非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂B與市售的水性環(huán)氧固化劑H208制備涂膜，養(yǎng)護(hù)一周后 對(duì)該涂膜性能按GB/T22374-2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。
[0020] 實(shí)施例三 向裝有攪拌和控溫裝置的三口燒瓶中加入50g端羧基聚醚4000和20g環(huán)氧樹(shù)脂E-20，混 合均勻后在85°C溫度條件下反應(yīng)4.5h，再向三口燒瓶滴加15g乙二醇二縮水甘油醚和10gl， 6已二醇二縮水甘油醚，滴加速度控制在20滴/分鐘，然后在85°C溫度條件下反應(yīng)5.5h，最終 獲得非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂C。
[0021]將非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂C與市售的水性環(huán)氧固化劑H208制備涂膜，養(yǎng)護(hù)一周后 對(duì)該涂膜性能按GB/T22374-2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。
[0022]實(shí)施例四 向裝有攪拌和控溫裝置的三口燒瓶中加入30g端羧基聚醚200和28g環(huán)氧樹(shù)脂E-54，混 合均勻后在l〇〇°C溫度條件下反應(yīng)3h，再向三口燒瓶滴加10g二縮水甘油基胺，滴加速度控 制在25滴/分鐘，然后在60°C溫度條件下反應(yīng)4h，最終獲得非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂D。
[0023]將非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂D與市售的水性環(huán)氧固化劑H208制備涂膜，養(yǎng)護(hù)一周后 對(duì)該涂膜性能按GB/T22374-2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。
[0024] 實(shí)施例五 向裝有攪拌和控溫裝置的三口燒瓶中加入20g端羧基聚醚6000,20g端羧基聚醚8000和 42g環(huán)氧樹(shù)脂E-42,混合均勻后在110°C溫度條件下反應(yīng)6h，再向三口燒瓶滴加15g二縮水甘 油基胺，滴加速度控制在30滴/分鐘，然后在100~120°C溫度條件下反應(yīng)7h，最終獲得非離 子型水性環(huán)氧樹(shù)脂E。
[0025]將非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂E與市售的水性環(huán)氧固化劑H208制備涂膜，養(yǎng)護(hù)一周后 對(duì)該涂膜性能按GB/T22374-2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。
[0026] 表1涂膜性能
上表中，涂膜耐堿性測(cè)試采用20% NaOH溶液，耐酸性測(cè)試采用10% H2S〇4溶液，附著力 測(cè)試采用涂膜劃格法。
[0027] 除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成 的技術(shù)方案，落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂，其特征是，由以下重量份配比原料制成:端羧基聚醚30 ~80份，環(huán)氧樹(shù)脂20~50份，雙環(huán)氧化合物10~30份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂，其特征是，所述端羧基聚醚的分子量為 200~8000中的一種或幾種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂，其特征是，所述環(huán)氧樹(shù)脂為E-54、E-51、 E-44、E-42、E-20中的一種或幾種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂，其特征是，所述雙環(huán)氧化合物為1，4丁 二醇二縮水甘油醚，乙二醇二縮水甘油醚，1，6已二醇二縮水甘油醚，二縮水甘油基胺中的 一種或幾種。5. 權(quán)利要求1至4所述非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，其特征是，包括以下步驟： 第一步、按重量份配比將端羧基聚醚30~80份，環(huán)氧樹(shù)脂20~50份加入到反應(yīng)釜中，混 合均勻，在70~110°C溫度條件下，反應(yīng)3~6h; 第二步、按重量份配比向反應(yīng)釜中滴加雙環(huán)氧化合物10~30份后，在60~120°C溫度條 件下反應(yīng)4~7h，得到非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，其特征是，所述第二步中， 滴加速度為10~30滴/分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂，由以下重量份配比原料制成：端羧基聚醚30～80份，環(huán)氧樹(shù)脂20～50份，雙環(huán)氧化合物10～30份。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是合成工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，合成過(guò)程中不添加溶劑，不含離子基團(tuán)，不受pH影響，應(yīng)用范圍廣，且在合成過(guò)程中引入雙環(huán)氧化合物，提高了反應(yīng)過(guò)程的交聯(lián)密度，有利于提高涂膜的硬度。
【IPC分類】C09D187/00, C08G81/00, C08G65/00, C09D163/00, C09D171/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105482094
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511002402
【發(fā)明人】朱殿奎, 李文, 朱燦銀, 沈志明, 李晴, 殷蕾, 李安寧, 李娟
【申請(qǐng)人】江蘇豐彩新型建材有限公司, 江蘇豐彩節(jié)能科技有限公司, 江蘇豐彩保溫裝飾板有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日