[发明专利]一种水性环氧酯树脂组合物及其制备方法以及用其制备的水性涂料

说明书

技术领域

本发明涉及化工水性涂料领域内一种水性环氧酯树脂组合物及其制备方法及用其制备的水性涂料。

背景技术

溶剂型涂料由于造成严重环境和健康问题，使用受到限制，环境友好的水性涂料是当前涂料行业发展的趋势。早期水性涂料所得的涂膜耐腐蚀性差，为得到耐腐蚀性能好的的涂膜，人们开发了水性环氧酯树脂，其在防腐蚀领域有较广泛的应用。

环氧树脂与有机酸进行开环反应可制得环氧酯，再将其水性化就得到水性环氧酯。因脂肪酸与环氧树脂制得的环氧酯树脂的涂膜防护性能比较好，制环氧酯的有机酸人们通常采用脂肪酸。水性脂肪酸环氧酯同时具有环氧树脂和脂肪酸的优点：由于环氧树脂成分，其具有提高的耐腐蚀性；由于脂肪酸成分，其可以进行常温氧化交联，这也提高了其防护性能。环氧酯水性化可采用两种办法：一、乳化剂法：先制备环氧酯再外加乳化剂将环氧酯乳化制得。二、乙烯基改性法：即自乳化法，先制备环氧酯，再将环氧酯与乙烯基单体自由基共聚，得到环氧酯、乙烯基环氧酯、乙烯基聚合物三种树脂的混合物，由乙烯基聚合物的亲水部分提供混合树脂的水分散性。

随着水性涂料的发展，对水性环氧酯性能的要求进一步提高。人们发现外加乳化剂法制得的水性环氧酯由于乳化剂的存在，其涂膜耐水防腐蚀等性能难称优良，且通常其存储稳定性也是个问题。而为了使环氧酯在水中稳定分散，乙烯基改性法制备水性环氧酯时通常在环氧酯树脂中导入较多亲水基团，如使树脂固体酸值高达50mgKOH/g，这使树脂涂膜的优良耐腐蚀性成为一个问题。并且，由于脂肪酸氧化交联速度慢使水性环氧酯涂膜上强度速度慢，其涂膜达到目标硬度常需数日，因此树脂涂膜形成初期的损坏成为一个问题。

专利CN101177518A用外加乳化剂法制备水性环氧酯，所得水性环氧酯存储稳定性不佳，漆膜上强度慢。

专利CN1374357A用乙烯基改性法制备水性环氧酯，由于亲水成分引入较多，所得水性环氧酯的耐腐蚀性能不佳。

专利CN1997716A用甲基丙稀酸缩水甘油酯代替脂肪酸制备水性环氧酯，所得水性环氧酯无脂肪酸，干燥速度较快，但由于成膜过程中没有了脂肪酸的交联反应，所得到的漆膜防护性能不理想。

如上所述，同时具备耐腐蚀耐水性能优良，存储稳定性佳，并且涂膜干燥上强度较快的水性环氧酯树脂尚未被发现。

发明内容

发明要解决的问题

本发明旨在克服上述的水性环氧酯树脂的缺点，提供一种存储稳定，防腐蚀耐水性能优良，且漆膜上强度较快的水性环氧酯树脂组合物。并且提供用该树脂组合物制备水性涂料的方法。

解决问题的手段

本发明人发现：

(1)制备水性环氧酯树脂过程中不使用乳化剂，而是制备一种含羧基的可

(1)水分散的乙烯基树脂，然后将其与环氧酯树脂键合，从而使环氧酯树脂能够在水中分散。该乙烯基树脂上的羧基与环氧酯树脂上预留的环氧基开环反应而化学键相连，相当于一个大分子的反应型乳化剂。如此制得的环氧酯水分散体很稳定且由于引入的亲水基团少其涂膜防腐蚀耐水性均较好。

(2)制备水性环氧酯树脂时增加乙烯基树脂的用量可以改善所得水性环氧酯树脂的涂膜干性，在此基础上使乙烯基树脂具有交联结构，可以使所得水性环氧酯树脂涂膜的干性更好，使其漆膜在较短的时间里就可以上到一定的强度，避免了漆膜的早期损坏。此外，此措施进一步提高水性环氧酯树脂漆膜的防腐蚀及耐水性能。

本发明提供一种水性环氧酯树脂组合物，其特征在于：该水性环氧酯树脂组合物含有乙烯基改性环氧酯树脂(A)、溶剂和水，是通过将羧基乙烯基聚合物(a)同脂肪酸环氧酯树脂(b)键合得到的乙烯基改性环氧酯树脂(A)分散于水制得。该水性环氧酯树脂组合物的重量比固含是40～60％，有机溶剂的含量为水性环氧酯树脂组合物重量的1-6％。

本发明提供一种水性环氧酯组合物的制备方法，具体步骤如下：

(1)将一定量有机溶剂加入反应容器，搅拌升温至50～120℃，将至少含一种不饱和羧基单体和一种可交联单体的乙烯基单体混合物和引发剂混合然后滴加入反应容器，滴加时间2～5小时，滴加完保持反应温度2小时并补加一些引发剂，使反应充分进行，然后降温出料，得到羧基乙烯基聚合物(a)；

(2)将脂肪酸加入反应容器，搅拌升温至100～150℃，加入环氧树脂和自由基聚合阻聚剂，反应容器继续升温至180～240℃并保持在该温度下进行脂肪酸-环氧开环反应，至反应物酸值为2～10mgKOH/g，得到脂肪酸环氧酯树脂(b)；