專利名稱：一種自乳化水性環氧乳液的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種高分子水乳液的制備方法，具體地說，涉及一種自乳化水性環氧 樹脂乳液的制備方法，該乳液可以作為制備水性涂料的基礎原材料。
背景技術：
近年來，對于環保的要求越來越高，促使涂料體系朝著高性能、低污染的方向發 展，在未來幾年中以水性涂料逐步替代過去的溶劑型涂料已成為必然的趨勢。環氧樹脂因 為其優異的機械物理性能，在軍用、民用、工業維護等方面都得到了廣泛的應用，特別是在 涂料應用方面。為了能夠更好的替代溶劑型環氧涂料體系，對水性環氧的研究正在不斷取 得進展，目前最常見的水性環氧是通過外乳化的方式來獲得的，即在乳化劑的存在下，用外 力使樹脂分散在水相中，但是該方法有著其本身固有的局限性生產設備要求較高(需高 速分散設備)，而且粒徑較大，儲存穩定性及應用性能都不理想。
發明內容
本發明旨在克服目前水性環氧樹脂存在的一些弊病，采用大分子量的固體環氧樹 脂，借助化學改性的方法，經過兩步反應，將一定量的親水性基團引入到樹脂的主鏈及側鏈 上。使樹脂本身具有一定的親水性，從而可以很好的分散在水中。通過這種方法制備的水 性環氧乳液，粒徑較小，固含量高，儲存穩定性好，而且漆膜的附著力強、涂膜干燥后的收縮 率低。本發明所述的一種自乳化水性環氧乳液的制備方法，其特征在于通過兩步反應分 別將環氧樹脂的環氧環打開和在主鏈上引入親水基團，通過擴鏈接枝和自乳化，制備自乳 化水性環氧乳液，以重量份計，制備反應的總體配方組分包括固體雙酚A環氧樹脂20-40
過氧化物催化劑A0. 5-2. 0
丙烯酸2. 3-2. 4
苯乙烯3. 3-3. 4
丙烯酸酯類化合物4. 0-16. 0
乙二醇丁醚12. 6-21. 6
氨水或胺類化合物1. 0-3. 0
磷酸0. 03-0. 3
去離子水18-26。
整個反應通式如下(式中，A代表引發劑；M代表丙烯酸類單體)
在上述配方中，所述的固體雙酚A環氧樹脂選自E-20、E-12、E-06和E-03中的一 種或幾種。所述的過氧化物催化劑選自過氧化二叔丁基、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化_3， 3，5_三甲基己酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔戊酯、過氧化醋酸叔戊酯和3，3_雙(叔戊基過 氧)丁酸乙酯中的一種或幾種。所述的丙烯酸酯類化合物選自丙烯酸烯丙酯(AA)、甲基丙 烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸-2-羥乙酯(HEMA)和丙烯酸丁酯(BA)中的一種或幾種。所述 的胺類化合物選自二甲基乙醇胺和三乙醇胺中的一種或幾種。所述的自乳化水性環氧乳液的制備方法包括下列步驟第一步制備水性環氧樹脂。(1)將固體雙酚A環氧樹脂、乙二醇丁醚和磷酸進行加成反應，反應溫度為90 110°c，反應時間為3 5小時；(2)采用(1)的反應產物、丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸酯類化合物、乙二醇丁醚和氨水 或胺類化合物在過氧化物催化劑A的作用下進行加成反應，反應溫度為135 155°C，反應 時間為2 4小時，制備得到水性環氧樹脂；步驟(1)中的乙二醇丁醚用量占其總量的85-90重量％，步驟(2)中的乙二醇丁 醚用量占其總量的10-15重量％，第二步自乳化反應，將去離子水加入由(2)生成的水性環氧樹脂中，得到水性環
氧乳液。按照本發明方法制備的自乳化水性環氧乳液的優點在于，有著高的固體含量，優 異的水分散性和加工性，與氨基樹脂固化成膜后，漆膜平整、光滑、堅韌、附著力強、無毒、耐 7JC、防腐性能優良、涂膜干燥后收縮率低。
具體實施例方式下面用實施例來對本發明作進一步具體說明，但本發明決不局限于這些實施例。實施例1第一步制備水性環氧樹脂。(1)將固體環氧樹脂E-03 240g、乙二醇丁醚153g和磷酸2g加入四口反應瓶中， 加熱到90°C，攪拌均勻，反應3. 5小時后，停止反應，待用。(2)將丙烯酸23g、苯乙烯32g、甲基丙烯酸甲酯32g、乙二醇丁醚22g、丙烯酸丁酯 1 lg、過氧化苯甲酸叔丁酯7g和N，N- 二甲基乙醇胺23g放在滴加管中，待用。將(1)的反應產物395g加入四口反應瓶中，接著在該反應瓶中滴加(2)的反應產 物151g，控制反應溫度不超過160°C，反應3. 5小時后，降溫至70°C，得到水性環氧樹脂。第二步自乳化反應。在上述產物水性環氧樹脂中滴加去離子水260g，完成自乳 化反應，得到水性環氧乳液，它的平均粒徑為0. 100 ym。實施例2第一步制備水性環氧樹脂。(1)將固體環氧樹脂E_1212g、乙二醇丁醚7. 5g和磷酸0. lg加入四口反應瓶中， 加熱到90°C，攪拌均勻，反應3. 5小時后，停止反應，待用。(2)將丙烯酸1. 2g、苯乙烯1. 6g、甲基丙烯酸甲酯1. 6g、乙二醇丁醚1. lg、丙烯酸 丁酯0. 5g、過氧化苯甲酸叔丁酯0. 4g和N，N- 二甲基乙醇胺1. 2g放在滴加管中，待用。將(1)的反應產物20. 5g加入四口反應瓶中，接著在該反應瓶中滴加(2)的反應 產物7. 6g，控制反應溫度不超過160°C，反應3. 5小時后，降溫至70°C，得到水性環氧樹脂。第二步自乳化反應，在上述最終產物中滴加去離子水9g，完成自乳化反應，得到 水性環氧乳液，它的平均粒徑為0. 100 u m。
權利要求
一種自乳化水性環氧乳液的制備方法，其特征在于通過兩步反應分別將環氧樹脂的環氧環打開和在主鏈上引入親水基團，通過擴鏈接枝和自乳化，制備自乳化水性環氧乳液，以重量份計，制備反應的總體配方組分包括固體雙酚A環氧樹脂 20-40過氧化物催化劑A 0.5-2.0丙烯酸 2.3-2.4苯乙烯 3.3-3.4丙烯酸酯類化合物4.0-16.0乙二醇丁醚 12.6-21.6氨水或胺類化合物1.0-3.0磷酸0.03-0.3去離子水18-26。
2.根據權利要求1所述的自乳化水性環氧乳液的制備方法，其特征在于所述的固體雙 酚A環氧樹脂選自E-20、E-12、E-06和E-03中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的自乳化水性環氧乳液的制備方法，其特征在于所述的過氧化 物催化劑A選自過氧化二叔丁基、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化-3，3，5-三甲基己酸叔丁 酯、過氧化苯甲酸叔戊酯、過氧化醋酸叔戊酯和3，3_雙(叔戊基過氧)丁酸乙酯中的一種 或幾種。
4.根據權利要求1所述的自乳化水性環氧乳液的制備方法，其特征在于所述的丙烯酸 酯類化合物選自丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯和丙烯酸丁酯中 的一種或幾種。
5.根據權利要求1所述的自乳化水性環氧乳液的制備方法，其特征在于所述的胺類化 合物選自二甲基乙醇胺和三乙醇胺中的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的自乳化水性環氧乳液的制備方法，其特征在于所述的制備方 法包括下列步驟按權利要求1所述的自乳化水性環氧乳液的組成配比， 第一步制備水性環氧樹脂。(1)將固體雙酚A環氧樹脂、乙二醇丁醚和磷酸進行加成反應，反應溫度為90 110°C，反應時間為3 5小時；(2)采用(1)的反應產物、丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸酯類化合物、乙二醇丁醚和氨水或胺 類化合物在過氧化物催化劑A的作用下進行加成反應，反應溫度為135 155°C，反應時間 為2 4小時，制備得到水性環氧樹脂；步驟(1)中的乙二醇丁醚用量占其總量的85-90重量％，步驟(2)中的乙二醇丁醚用 量占其總量的10-15重量％，第二步自乳化反應。將去離子水加入由(2)生成的水性環氧樹脂中，得到水性環氧乳液。
全文摘要
一種自乳化水性環氧乳液的制備方法，其特征在于通過兩步反應分別將環氧樹脂的環氧環打開和在主鏈上引入親水基團，通過擴鏈接枝和自乳化，制備自乳化水性環氧乳液，得到的自乳化水性環氧乳液有著高的固體含量，優異的水分散性和加工性，與氨基樹脂固化成膜后漆膜平整、光滑、堅韌、附著力強、無毒、耐水、防腐性能優良、涂膜干燥后收縮率低。
文檔編號C08J3/03GK101838396SQ20091004780
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月19日 優先權日2009年3月19日
發明者姚唯亮, 莊祺欽 申請人:上海涂料有限公司技術中心