[发明专利]一种水性松香基环氧树脂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于水性环氧树脂领域，特别涉及一种水性松香基环氧树脂及其制备方法与应用。

背景技术

环氧树脂具有优异的电性能、机械性能以及耐腐蚀性和化学稳定性，所以广泛应用于涂料、电子电器、复合材料及胶粘剂等工业，但通用的双酚A型环氧树脂由于具有苯环结构而抗紫外线性能差，导致耐老化性能不理想。

目前，户外耐候性环氧树脂主要是环己基化合物(如环己二醇、环己二酸、氢化双酚A等)与环氧氯丙烷反应合成，也有由不饱和环己基化合物环氧化制得的脂环族环氧化物。由于分子结构中没有苯环而具有较好的耐候性能。但是由于上述户外耐候性环氧树脂价格昂贵而难以大规模应用。松香是一类廉价可再生的自然资源，通过简单改性得到的丙烯酸松香和富马松香的主要成分是具有稠脂环骨架的多元酸，以其作为原料可以合成一类具有优异耐候性能的环氧树脂。使用改性松香合成环氧树脂的研究已见报道：譬如中国发明专利申请“丙烯海松酸二缩水甘油酯及其环氧树脂和它们的制法”(申请号为02149777.X)中使用丙烯酸松香与环氧氯丙烷反应制备了丙烯海松酸二缩水甘油酯型环氧树脂；中国发明专利申请“户外耐候性环氧树脂的制备方法”(申请号为01108250.X)公开了以马来松香与环氧氯丙烷反应合成的马来海松酸三缩水甘油酯为主体、缩水甘油醚(酯或胺)为助剂的环氧树脂组成物；中国发明专利申请“聚合松香二缩水甘油酯环氧树脂及其制备方法”(申请号为200710032534.2)提供了一种使用聚合松香和环氧氯丙烷制备聚合松香二缩水甘油酯型环氧树脂的方法。上述松香类环氧树脂都具有一个共同的缺点，即由于结构中刚性环状结构较大而脂肪链较短，使固化产物较脆。为了改善环氧树脂的脆性，中国发明专利申请200910038741.8与200910042321.7将二缩水甘油醚替代环氧氯丙烷，增加了环氧基和松香稠环结构柔性链的长度，并且研究了该环氧树脂的固化方法和应用。但是以上两篇专利中松香基环氧树脂在制备涂料、粘合剂、精细化工助剂时需要加入苯类、酮类等有机溶剂，造成严重的环境污染和资源浪费。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，为了获得耐紫外性能强、韧性高且环境友好的环氧树脂，提供一种水性松香基环氧树脂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供通过所述制备方法得到的水性松香基环氧树脂。

本发明的再一目的在于提供所述水性松香基环氧树脂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种水性松香基环氧树脂的制备方法，包含以下步骤：

(1)用有机溶剂将100重量份松香基环氧树脂预聚体、10～60重量份环状酸酐或者多异氰酸酯和0.1～1重量份催化剂溶解后加热搅拌反应0.5～4h；

(2)反应结束后加入水，再加入酸或碱中和，减压脱除有机溶剂，得到水性松香基环氧树脂。

步骤(1)中所述的反应的温度优选为20～150℃，更优选为56℃～80℃；

步骤(1)中所述的松香基环氧树脂预聚体为通过丙烯海松酸或富马海松酸与二缩水甘油醚反应制得；优选为具有如式I或II所示的化学结构式：

式I和II中n为1～3的整数，即1、2、3；

R为具有以下结构的基团：

其中p＝1～3；q＝1～100；r＝1～100(p、q、r均为自然数)

步骤(1)中所述的松香基环氧树脂预聚体的环氧值优选为0.02～0.35mol/100g；

步骤(1)中所述的环状酸酐优选为丁二酸酐、马来酸酐或戊二酸酐中的至少一种；

步骤(1)中所述的多异氰酸酯优选为甲苯二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、苯二甲撑二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛儿酮二异氰酸酯、六氢甲苯二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；

步骤(1)中所述的催化剂优选为无机弱碱、无机强碱、叔胺类、季铵盐类、三氟化硼系化合物或金属卤化物中的至少一种；更优选为三乙胺或三乙醇胺；

步骤(1)中所述的有机溶剂的作用为溶解松香基环氧树脂预聚体、环状酸酐、多异氰酸酯和催化剂，优选为酮类、酯类或苯类；酮类有机溶剂更优选为丙酮、丁酮或戊酮中的至少一种；酯类有机溶剂更优选为乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丙酯或丙酸乙酯中的至少一种；苯类有机溶剂更优选为苯；

步骤(1)中所述的有机溶剂的用量更优选为10～100重量份；

步骤(2)中所述的水的用量优选为50～200重量份；

步骤(2)中所述的酸优选为甲酸、乙酸、盐酸、硫酸或硝酸中的至少一种；