[发明专利]一种环氧树脂乳化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环氧树脂乳化剂领域，特别涉及一种水溶性环氧树脂乳化剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂涂料性能优异，对各种基材都有很强的附着力，涂层硬度高，耐水和耐化学品性能优良，具有良好的耐磨性，因而具有广泛的应用。随着环境保护意识的提高，对涂料中可挥发有机化合物(VOC)的控制越来越严，用水性涂料代替溶剂性涂料的呼声也越来越高。环氧树脂的水性化的研究始于20世纪70年代，最初的方法是将一些带水溶性基团的化合物与环氧树脂分子中的环氧基反应，引入水溶性基团，从而形成水溶性环氧树脂。但这种方法得到的环氧树脂，其抗水性和交联密度都会下降。

将环氧树脂制成乳液是一条最具应用价值的水性化技术途径。在使用外加乳化剂乳化环氧树脂时，如采用聚氧乙烯芳基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚乙烯烷基酯等小分子乳化剂，所得的环氧乳液粒径较大，且乳液中的小分子乳化剂在成膜后，容易游离出来，影响涂膜的外观和防腐蚀性。采用环氧树脂改性产物类乳化剂，如聚氧乙烯链改性的环氧树脂等，其链端可以是环氧基团，也可以是聚氧乙烯链段，由于与本体环氧树脂有非常好的结构相似性，使得乳化剂的疏水部分同环氧树脂相容形成一体，增加了乳化效率，乳液的稳定性得到了大幅度的提高，但乳化剂不能和环氧树脂发生交联反应，对固化后的环氧树脂交联密度有一定影响。固化剂乳化法主要用于乳化中低相对分子质量的环氧树脂，通常是在脂肪胺、脂环胺或芳香族胺等胺类固化剂中引入非离子表面活性剂基团，如聚乙二醇、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚多元醇、端羧基聚醚或直接使用聚氧烯多胺等，这种乳化剂既是固化剂又有乳化剂的功能，但该法在使用时需要专门的乳化设备，而且乳化好的环氧树脂乳液适用期较短。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型环氧树脂乳化剂及其制备方法，此种乳化剂与环氧树脂的相容性好，能有效地乳化环氧树脂，使制备的环氧树脂乳液具有优良的储存稳定性，且固化后交联密度不受影响，此种制备方法非常简单，便于工业化生产。

本发明所述环氧树脂乳化剂，由单体丙烯酸或甲基丙烯酸、丙烯酸烷基酯或/和甲基丙烯酸烷基酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯及丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合反应而成，具有水溶性，其分子量为5000～20000。

本发明所述环氧树脂乳化剂，各单体的含量优选以下质量百分数：

丙烯酸或甲基丙烯酸                        20％～50％

丙烯酸烷基酯或/和甲基丙烯酸烷基酯         20％～40％

苯乙烯                                    5％～25％

醋酸乙烯酯                                5％～15％

丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯    5％～10％

本发明所述环氧树脂乳化剂的制备方法，所用原料及各原料的质量百分数如下：

单体                30％～50％

溶剂                49％～69％

分子量调节剂        0.015％～0.2％

引发剂              0.15％～1.0％，

所述单体为丙烯酸或甲基丙烯酸、丙烯酸烷基酯或/和甲基丙烯酸烷基酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯及丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯，各单体的含量优选以下质量百分数：

丙烯酸或甲基丙烯酸                        20％～50％

丙烯酸烷基酯或/和甲基丙烯酸烷基酯         20％～40％

苯乙烯                                    5％～25％

醋酸乙烯酯                                5％～15％

丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯    5％～10％；

制备操作：将所述溶剂放入反应容器并加热，将所述单体、分子量调节剂和引发剂混合均匀，当所述溶剂被加热至75℃～90℃时，向反应容器中加入单体、分子量调节剂和引发剂混合物总质量的5％～15％，并在搅拌下反应25分钟～40分钟，然后在搅拌下将余下的单体、分子量调节剂和引发剂混合物滴入反应容器，当单体、分子量调节剂和引发剂混合物被完全滴入反应容器后，在搅拌下于75℃～90℃继续聚合反应1小时～3小时，即获环氧树脂乳化剂。

上述方法中，将余下的单体、分子量调节剂和引发剂混合物滴入反应容器采用匀速滴加方式，滴加时间为1小时～3小时。