[发明专利]高固含量阴离子型自乳化水性环氧树脂乳液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高固含量阴离子型自乳化水性环氧树脂乳液及其制备方法，其解决了低固含、高VOC、外加乳化剂及合成工艺复杂的技术问题，其含有接枝有甲基丙烯酸的环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯与丙烯酸类单体嵌段共聚物及纳米纤维素，本发明同时提供了其制备方法。本发明可用于环氧树脂乳液的制备领域。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体说是一种高固含量阴离子型自乳化水性环氧树脂乳液及其制备方法。

背景技术

碳纤维因其高强、高模的优良力学性能，于航天航空、体育用品、建筑行业等得到广泛的应用。然而，碳纤维亦是一种脆性材料，在生产制备过程中，容易因摩擦而产生起毛断丝的现象。另外，它与树脂结合制作复合材料时，与基体的浸润型非常差。因此，为了避免这些缺陷，一般碳纤维都需要进行上浆处理。目前，碳纤维上浆剂通用的类型包括环氧树脂型上浆剂、聚氨酯型上浆剂及复合型上浆剂。其中，环氧树脂型上浆剂应用最为广泛，其成分主要包括环氧树脂乳液底料及相关助剂。

环氧树脂具有高强度、优良的耐热性及耐腐蚀性，优良的粘结性及绝缘性，但环氧树脂难溶于水，只溶于有机溶剂，而有机溶剂的添加易造成环境污染。因此，目前的环氧树脂乳液基本均以水性环氧树脂乳液为主。水性环氧树脂乳液是一种分散介质以微球液滴的形式分散于水中形成的稳定分散体系，其一般采用环氧树脂的水性化方法制备而成。环氧树脂的水性化方法包括外加乳化剂法及自乳化法。外加乳化剂法是通过向环氧树脂中直接添加乳化剂，经过高速剪切作用乳化成乳液。外加乳化剂法的制备存在乳液粒径大、固含量低、存储稳定性低等诸多的弊病。目前多以自乳化法制备水性环氧树脂乳液，自乳化法通过对环氧树脂改性，向树脂链中引入各类亲水基团，使得环氧树脂本身具备一定的亲水性，从而能够自分散在水中形成稳定的分散体系。自乳化法的优点在于水性环氧树脂结构的可设计性、制备形成的乳液粒径小、存储稳定性好等等。

中国出版物《热故性树脂》(2011年3月，第26卷第2期，第32页至37页)公开了《常温固化水性环氧树脂乳液的研制》，其将环氧树脂与亚麻酸进行酯化加成反应制得水性环氧树脂乳液，但是酯化反应的缺点在于酯键的易水解性，乳液体系处于亚稳定状态。中国出版物《涂料工业》(2010年9月，第40卷第9期，第53页至57页)公开了《非离子型自乳化水性环氧树脂乳液的研制》，其中通过聚乙二醇开环反应向环氧树脂中引入非离子型亲水性链段制得水性环氧树脂，但是制得的乳液粒径偏大，稳定性有限。中国出版物《高分子通报》(2008年5月，第5期，第45页至49页)公开了《自乳化水性环氧树脂乳液的研制》，其中采用二乙醇胺对环氧树脂进行部分开环，并采用聚醚多胺进行扩链，制得自分散的阳离子型水性环氧树脂乳液，但是稳定的阳离子型乳液往往需要较为复杂的合成工艺。

发明内容

本发明的目的为解决现有环氧树脂乳液制备中存在的低固含、高VOC、外加乳化剂及合成工艺复杂的技术问题，提供一种粒径小分布窄、稳定性好、固含量高且安全环保、易操作的高固含量阴离子型自乳化水性环氧树脂乳液及其制备方法。

为此，本发明提供一种高固含量阴离子型自乳化水性环氧树脂乳液，其含有接枝有甲基丙烯酸的环氧树脂，甲基丙烯酸缩水甘油酯与丙烯酸类单体嵌段共聚物及纳米纤维素；接枝有甲基丙烯酸的环氧树脂与甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸类单体嵌段共聚物的质量配比为(1～9):1，纳米纤维素占接枝有甲基丙烯酸的环氧树、甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸类单体嵌段共聚物总质量的1％～10％。

优选地，丙烯酸类单体可选自丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种。