專利名稱：一種水性自乳化環氧樹脂乳液及其制備方法
技術領域：
本發明涉及化工領域，特別涉及一種水性自乳化環氧樹脂乳液及其制備 方法。
背景技術：
傳統的環氧樹脂是溶劑型和粉末型的，具有良好的強度、耐磨性、耐化 學性、耐腐蝕性等。但是，粉末型環氧樹脂的涂層密度較差，施工難度較大， 需要借助一些專用設備才能施工；溶劑型環氧樹脂在施工過程中會揮發大量 的溶劑，污染環境，而且有些有毒的溶劑(比如三苯類)還會對人體有比較 大的傷害作用。近年來，有關環境污染限制的法律與法規相繼出臺，零voc 或低voc的體系已經成為新材料的研究方向。水性環氧樹脂具有很多優點，
如低VOC含量、使用安全、可用水清洗、工藝日益成熟、符合環保要求等； 而且，水性環氧樹脂可以在室溫或潮濕的環境下固化，固化時間和溫度可根 據施工要求來調整。目前，水性環氧樹脂的制備方法有以下幾種 一種制備 方法是把固化劑做成水性的，在施工現場把環氧樹脂、稀釋劑等加入水性固 化劑中，分散成為水性環氧樹脂，如申請號為200410051180.2的專利；但 是，由于親水固化劑和疏水環氧樹脂在親水方面的巨大差別，使得兩者在溶 度參數上不相配，從而引起成膜后的相分離，導致強度等性能下降，而且由 于體系使用了稀釋劑，所以環氧樹脂固化后還會釋放出一些沒有完全固化的 稀釋劑。另一種制備方法是先把環氧樹脂做成水性乳液，把固化劑也做成水 性固化劑，然后做成雙組份體系。由于環氧樹脂是憎水的，所以要把它分散 到水中就必須要引入親水基團。第二種是把環氧樹脂乳化，可分為外乳化法 如US3945964和內乳化法如US4197389。外乳化法就是借助于外加的乳化 劑，將液體或磨碎的固體環氧樹脂通過機械攪拌分散于水中，形成穩定的水 包油乳液體系。外乳化可分為直接乳化法和相反轉法，但是，直接乳化得到 的乳液體系不太穩定，顆粒較粗，不易控制。內乳化法如US4197389，它采 用兩歩法，先合成乳化劑，再和環氧樹脂反應來制備水性環氧樹脂乳液，制 備工藝較復雜。;現:
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種環境友好、成 本低、工藝簡單的水性自乳化環氧樹脂乳液。
本發明的另一目的在于提供一種上述水性自乳化環氧樹脂乳液的制備方法。
本發明的目的通過下述技術方 一種水性自乳化環氧'
環氧樹脂
親水多元醇
其它多元醇
催化劑
活性稀釋劑
溶劑
水
所述環氧樹脂可為雙酚A型環 氧樹脂或多元醇縮水甘油醚型環氧〗 酚A型環氧，如E-12、 E—20、
以上混合物。
所述親水性多元醇可為聚乙二醇、乙二醇和丙二醇的共聚物，或乙二 醇和丁二醇的共聚物。
所述其它多元醇是小分子多元醇，可為乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二 醇、己二醇、雙酚A、聯苯二醇、甘油或TMP季戊四醇。
所述催化劑是三苯基磷或三氟化硼乙醚。
所述活性稀釋劑是單官能基的低粘度環氧樹脂，如苯基縮水甘油醚或丁 基縮水甘油醚。
所述溶劑可為正丁醇、丁酮或乙二醇單甲醚等水溶性溶劑。 上述水性自乳化環氧樹脂乳液的制備方法，是在100 13CTC下，將上述 配比的環氧樹脂、親水多元醇、其它多元醇、活性稀釋劑和溶劑混合均勻， 在催化劑的作用下反應2 5小時，然后開始降溫，溫度降低到60 10CTC時， 在高速攪拌下，緩慢加入去離子水，水完全加入后，再攪拌0.5~2小時，過
旨乳液，按重量百分比計，包括下述原料:
20~60%
2~20%
0 10%
0.1~2%
0 10%
1~10%
30~70%。
:樹脂、酚醛型環氧樹脂、鄰甲酚醛型環
脂中的一種或一種以上混合物；優選雙 :一35、 E-44或E —51中的一種或一種
濾，得到水性自乳化環
q匕②乳液。
本發明采用的自乳化法是利用環氧樹脂活性基團的反應活性將親水基團
4或鏈段引入到環氧樹脂分子上，從而增加其親水親油平衡值(HLB)，使其能 在水中自乳化分散。該方法制備的環氧乳液，因為是直接把親水基團引入到
環氧樹脂分子上的，所以其親水基團的含量大大減少，用較少的量就卩T以達
到很好的乳化效果。
本發明與現有技術相比具有如下優點和效果 (1 )本發明的水性環氧樹脂乳液是由親水性多元醇對憎水性環氧樹脂進 行化學改性，是憎水的環氧樹脂分子上接入親水的鏈，使其具有親水親油兩 種性質。
(2)本發明的制備水性環氧樹脂過程是一步法制備的，具有更加簡單的 過程，同時具有節約能源的優點，同時，制備的水性環氧樹脂乳液還具有良 好的性能。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明做進一歩詳細的描述，但本發明的實施方式不 限于此。
實施例1
將100gE-51， 7.4g聚乙二醇2000 (PEG-2000，分子量2000)， 0.4g
三苯基磷催化劑以及10g正丁醇一起加入反應瓶中，加熱至13CTC，反應2 小時后，開始降溫，溫度降低到10CTC時，在高速攪拌下，緩慢加入252g去 離子水，水完全加入后，再攪拌0.5小時，過濾，得到水性自乳化環氧樹脂乳液。
實施例2
將100gE-44， 10g PEG-4000 (分子量4000)， 10gBis-A， 0.6g三苯基
磷催化劑以及10g 丁酮一起加入反應瓶中，加熱至10CTC，反應5小時后， 開始降溫，溫度降低到6CTC時，在高速攪拌下，緩慢加入150g去離子水， 水完全加入后，再攪拌1小時，過濾，得到水性自乳化環氧樹脂乳液。
實施例3
將100gE-44， 40g PEG-2000， 5g甘油，0.6g 二苯基磷催化劑以及5g 丁酮-起加入反應瓶屮，加熱至120°C，反應4小時后，開始降溫，溫度降 低到8CTC時，在高速攪拌下，緩慢加入50g去離子水，水完全加入后，再攪 拌2小時，過濾，得到水性自乳化環氧樹脂乳液。
5實施例4
將100gE-44， 20g PEG-2000, 10g 丁二醇，1g三苯基磷催化劑以及10g 乙二醇單甲醚一起加入反應瓶中，加熱至12CTC，反應4小時后，開始降溫， 溫度降低到8CTC時，在高速攪拌下，緩慢加入350g去離子水，水完全加入 后，再攪拌2小時，過濾，得到水性自乳化環氧樹脂乳液。
實施例5
將100gE-20， 10gPEG-2000， 20g丙二醇，1g三苯基磷催化劑以及2g 乙二醇單甲醚一起加入反應瓶中，加熱至12CTC，反應3小時后，開始降溫， 溫度降低到9CTC時，在高速攪拌下，緩慢加入67g去離子水，水完全加入后， 再攪拌2小時，過濾，得到水性自乳化環氧樹脂乳液。
實施例6
將100gE-35， 5gPEG-4000, 18g丙二醇，20gBGE， 4g三氟化硼乙醚 催化劑以及3g乙二醇單甲醚-一起加入反應瓶中，加熱至12(TC，反應3小時 后，開始降溫，溫度降低到9(TC時，在高速攪拌下，緩慢加入50g去離子水， 水完全加入后，再攪拌1小時，過濾，得到水性自乳化環氧樹脂乳液。
實施例7
將100gE-12， 20gPEG-2000， 10gAGE， 0.5三氟化硼乙醚催化劑以及 5g乙二醇單甲醚一起加入反應瓶中，加熱至12CTC，反應3小時后，開始降 溫，溫度降低到95'C時，在高速攪拌下，緩慢加入35g去離子水，水完全加 入后，再攪拌1小時，過濾，得到水性自乳化環氧樹脂乳液。
實施例8
將100gE-44， 10g PEG-4000 (分子量4000)， 5g乙二醇，0.6g三苯基 磷催化劑以及10g 丁酮一起加入反應瓶中，加熱至11(TC，反應5小時后， 開始降溫，溫度降低到7CrC時，在高速攪拌下，緩慢加入150g去離子水， 水完全加入后，再攪拌1小時，過濾，得到水性自乳化環氧樹脂乳液。
實施例9
將100gE-44， 10g聚乙二醇和丙二醇的共聚物(其中乙二醇占37%，
6分子量為1800)， 5g乙二醇，0.6g三苯基磷催化劑以及10g 丁酮一起加入反
應瓶中，加熱至iicrc，反應5小時后，開始降溫，溫度降低到7crc時，在
高速攪拌下，緩慢加入150g去離子水，水完全加入后，再攪拌1小時，過濾， 得到水性自乳化環氧樹脂乳液。
實施例10
將100gE-12， 20g聚乙二醇和丁二醇的共聚物(其中乙二醇占45%，分 子量為1900)， 10gAGE， 0.5三氟化硼乙醚催化劑以及5g乙二醇單甲醚一 起加入反應瓶中，加熱至12CTC，反應3小時后，開始降溫，溫度降低到95 。C時，在高速攪拌下，緩慢加入35g去離子水，水完全加入后，再攪拌1小 時，過濾，得到水性自乳化環氧樹脂乳液。
權利要求
1、一種水性自乳化環氧樹脂乳液，其特征在于按重量百分比計，包括下述原料環氧樹脂20～60％親水多元醇 2～20％其它多元醇 0～10％催化劑 0.1～2％活性稀釋劑 0～10％溶劑1～10％水 30～70％。
2、 根據權利要求1所述的水性自乳化環氧樹脂乳液，其特征在于所述環氧樹脂是雙酚A型環氧樹脂、酚醛型環氧樹脂、鄰甲酚醛型環氧樹脂或多元醇縮水甘油醚型環氧樹脂中的一種或一種以上混合物。
3、 根據權利要求1所述的水性自乳化環氧樹脂乳液，其特征在于所述親水性多元醇是聚乙二醇、乙二醇和丙二醇的共聚物、或乙二醇和丁二醇的共聚物。
4、 根據權利要求1所述的水性自乳化環氧樹脂乳液，其特征在于所述其它多元醇是乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、雙酚A、聯苯二醇、甘油或TMP季戊四醇。
5、 根據權利要求1所述的水性自乳化環氧樹脂乳液，其特征在于所述催化劑是三苯基磷或三氟化硼乙醚。
6、 根據權利要求1所述的水性自乳化環氧樹脂乳液，其特征在于所述活性稀釋劑是苯基縮水甘油醚或丁基縮水甘油醚。
7、 根據權利要求1所述的水性自乳化環氧樹脂乳液，其特征在于所述溶劑是正丁醇、丁酮或乙二醇單甲醚。
8、 根據權利要求1~7中任一項所述的水性自乳化環氧樹脂乳液的制備方法，其特征在于在100 13crc下，將上述配比的環氧樹脂、親水多元醇、其它多元醇、活性稀釋劑和溶劑混合均勻，在催化劑的作用下反應2 5小時，然后開始降溫，溫度降低到60 10(TC時，在高速攪拌下，緩慢加入去離子水，水完全加入后，再攪拌0.5 2小時，過濾，得到水性自乳化環氧樹脂乳液。
全文摘要
本發明提供一種水性自乳化環氧樹脂乳液及其制備方法。本發明采用一步法制備水性自乳化環氧樹脂乳液，在保持乳液性能優良的同時，制備方法具有操作簡單，節約能源的優點，可廣泛應用于環保涂料、膠粘劑等。
文檔編號C08L63/00GK101463179SQ20071003270
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月19日 優先權日2007年12月19日
發明者蘭延勛, 呂滿庚 申請人:中國科學院廣州化學研究所