[发明专利]一种非离子型环氧乳化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非离子型环氧乳化剂，同时还涉及其制备方法，属于环氧树脂乳化剂技术领域。

背景技术

环氧树脂具有粘结性好，固化收缩率低，机械强度高，耐腐蚀性及耐溶剂性良好等优点，在化工、电器、建筑、航空等领域有着广泛的应用。传统的环氧树脂多为溶剂性环氧树脂，溶剂的使用，会产生大量的VOC(挥发性有机化合物)，污染环境，同时溶剂的挥发及易燃性使环氧树脂在施工、运输、存储等方面存在较大的安全隐患，并对人体健康造成不利影响，大量使用溶剂也会造成应用成本提高，因此采用水替代溶剂的水性环氧树脂成为新的发展趋势。水性环氧树脂作为一种环境友好型产品，越来越受到人们关注。但是环氧树脂本身不溶于水，不能直接加水进行乳化，必须在其分子链中引入亲水基团或在体系中加入亲水亲油组分。目前水性环氧树脂的制备方法大致有三种：1)机械法，是通过外加乳化剂的水溶液来乳化环氧树脂，这种方法制备的水性环氧树脂乳液粒径大，稳定性差；2)相反转法，是一种制备高分子树脂乳液的常用方法，制备时先将外加乳化剂与环氧树脂混合，再缓慢滴加水得到水性环氧树脂乳液；3)自乳化法，通过在环氧树脂分子中接枝亲水基团，使其具有亲水性，这种制备水性环氧树脂的方法成本高，工艺复杂，不适合工业化生产。因此，利用相反转法制备的水性环氧树脂不仅粒径小，稳定性好，而且成本低，是一种较为常见且适合工业化的方法。利用相反转法制备的水性环氧树脂乳液，由于传统的外加乳化剂使用的是小分子物质，制备的水乳液容易破乳，不稳定，且游离的小分子造成涂料涂膜性能下降，主要是耐腐蚀性能受到很大影响，导致乳化剂的存在会对涂膜的耐水性造成一定的影响。以环氧树脂分子主链作为亲油性部分，接枝的亲水基团或亲水链段作为亲水部分，合成具有双亲性能的环氧树脂乳化剂，此种乳化剂与本体环氧树脂的分子结构相似，与环氧树脂相容性好，从而可提高环氧树脂水乳液的稳定性；此外乳化剂结构中的环氧基团可以与固化剂反应，稳定存在与固化产物中，而不像小分子乳化剂游离于体系之外，可以改善涂膜性能。目前所见的活性环氧乳化剂多是单环氧或双环氧化合物，通常分子量较大，其环氧基的活性较小分子环氧基活性弱，导致乳化剂反应不充分，涂膜的耐水性仍会受到影响。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种非离子型环氧乳化剂，同时还给出了制备方法，该乳化剂具有多个官能团，可以使乳化剂在成膜过程中更加完全地参与交联反应，进而提高涂膜的耐水性。

为了达到以上目的，本发明的一个技术方案提供了非离子型环氧乳化剂，所述非离子型环氧乳化剂的结构式如下：

其中，R1为C2～C18烷烃链段，R1具体为C_jH_2j+2，j的取值范围为2≤j≤18，i－1的取值范围值是5～200，其中n的取值范围是0.1～10。

本发明的非离子型环氧乳化剂具有四个反应型的环氧基团，在利用相反转法制备水性环氧树脂时，该乳化剂可最大程度的参与交联反应，从而避免出现由于乳化剂的存在导致的涂膜耐水性差的问题，同时由于合成乳化剂的分子量大，且具有四个环氧基团该乳化剂与固化剂反应后能够在一定程度上提高涂膜的硬度，进而缩短涂膜的干燥时间。

上述技术方案中，所述非离子型环氧乳化剂由以下重量份配比原料制成：端氨基聚乙二醇40～80份，其结构式为NH₂-CH₂-CH₂-(OCH₂CH₂)_i-1-NH₂，其中i－1的取值范围值是5～200；环氧树脂10～40份，其结构式为其中n的取值范围是0.1～10；溶剂10～20份，双环氧化合物5～15份，其结构式为其中R1为C2～C18烷烃链段，R1具体为C_jH_2j+2，j的取值范围为2≤j≤18。

上述技术方案中，所述端氨基聚乙二醇的分子量为400,600,1000,2000,4000,6000，8000中的至少一种。

上述技术方案中，所述环氧树脂为环氧树脂E-51，E-44，E-42，E-20中的至少一种。

上述技术方案中，所述溶剂为四氢呋喃，苯，甲苯，二甲苯，丙酮，醋酸乙酯，乙醇，丁醇，环己酮，丙二醇甲醚中的至少一种；所述双环氧化合物为1,4-丁二醇二缩水甘油醚，乙二醇二缩水甘油醚，1,6-已二醇二缩水甘油醚，新戊二醇二缩水甘油醚中的至少一种。