[发明专利]制备稳定的水性环氧树脂分散体的方法

说明书

本发明涉及制备稳定的水性环氧树脂分散体的方法，该分散体具有细分的或粒状聚乙烯基醇(PVOH)作为主分散剂，本发明还涉及由所述方法制备的稳定的水性环氧树脂分散体。具体而言，所述方法不含溶剂，并且本发明是连续的基于挤出机的分散法。

由于稳定的水性环氧树脂分散体同时具有聚结、挥发性有机化合物(VOC)含量低和低粘度的性能，它们在涂料行业中受到越来越多的需求。

常规的环氧树脂的水性分散体通过以下方法来制备：在环境温度下，环氧树脂首先溶解在溶剂中，然后通过常规分散剂来分散，最后从分散体中汽提溶剂；或者通过在升高的温度下，通过施加剪切力，例如通过相转换的间歇式分散法将熔融的环氧树脂和水性介质以及分散剂混合。

随着对于水性环氧树脂涂料的市场需求增加，越来越多的研究集中在制备高Mw环氧树脂分散体。但是，这些分散体通过溶剂辅助的相转换分散法制备，该方法并非环境友好的。本领域仍然需要制备高Mw环氧树脂水性分散体的无溶剂方法。

近来，人们制备了水性聚乙烯基醇(PVOH)溶液，并在不使用溶剂的情况下通过间歇式方法或连续式方法来分散液体和高Mw固体环氧树脂。

Warner等人的US 4,123,403公开了具有受控粒度和窄粒度分布的水性聚合物微悬浮液，它是通过连续挤出机分散法制得的。在Warner的方法中，制备了PVOH浓溶液并将其用作分散剂，用来通过间歇法或连续法分散水中的固体环氧树脂。然而，在该方法中，存在一些缺点。由于半晶态的PVOH在水中的溶解非常慢，在80℃下需要数小时，在无溶剂法中不能使高含量的PVOH固体溶解在溶液中，并且最终分散体中使用的水量也不能控制。此外，在溶解后PVOH会发泡，需要花费数天来对溶液进行消泡。

本发明致力于提供制备水性环氧树脂分散体的有效方法用于涂料应用，所述水性环氧树脂分散体具有受控的平均粒度，例如具有小于1微米的平均粒度。

发明内容

本发明提供了制备稳定的水性环氧树脂分散体的无溶剂分散法，所述无溶剂分散法包括以下步骤：i)提供环氧树脂组合物，该组合物包含环氧树脂，所述环氧树脂的环氧当量重量(EEW)为200-10000g/eq,或优选等于或高于300g/eq，或更优选等于或高于450g/eq，以及该环氧树脂的分子量为1500-40000g/mol,优选等于或大于3000；ii)将所述环氧树脂组合物与细分的或粒状分散剂组合物合并，所述细分的或粒状分散剂组合物包含半晶态聚乙烯基醇，以所述环氧树脂和聚乙烯基醇的总重量为基准计，所述半晶态乙烯基醇的含量至少为5.0重量％，最高达20重量％，优选至少7重量％，更优选7-15重量％；iii)将水与所述环氧树脂和分散剂组合物混合；iv)在半晶态聚乙烯醇分散剂的存在下，在足以使所述环氧树脂熔融的条件下，将所述环氧树脂组合物在水中连续乳化，从而制备高内相乳液。

所述方法还可包括：vi)提供额外的水；vii)使所述高内相乳液与所述额外的水接触；viii)从而制备所述水性环氧树脂分散体。

在本发明的方法中，在提供水之前，可将第一环氧树脂、半晶态聚乙烯基醇共同进料至熔融的掺混物区域。

所述环氧树脂组合物还包含0.1-50重量％的第二环氧树脂，该含量以所述环氧树脂组合物的总重量为基准计，所述第二环氧树脂的环氧当量重量(EEW)为100-300g/eq，其分子量为200-300。

所述细分的半晶态PVOH的分子量为10-200kg/mol。

所述半晶态PVOH的平均粒度为0.1-5mm。

所述分散剂组合物还包含选自下组的助分散剂：乙氧基化酚的硫酸盐/酯，或者分子量为7,000-20,000的非离子型分散剂。

本发明还提供了由所述方法制备的稳定的水性环氧树脂分散体，较好的是，所述分散体的平均粒度小于1μm。

除非另外说明，否则，所有的温度和压力单位都是室温和标准压力(STP)。本文列出的所有范围都包括端值且可以组合。

对于环氧树脂，除非另有说明，否则分子量指的是通过凝胶渗透色谱法(GPC)联合静态光散射法(绝对方法)，基于聚苯乙烯标样，测得的重均分子量。

如本文所用，术语“环氧当量重量”指的是根据ASTM D-1652(1997)(美国宾夕法尼亚州，西康舍霍肯市的ASTM国际公司(ASTM International,West Conshohocken,PA))测得的值。

在本文中，术语“重量％”表示重量百分数。