[发明专利]一种梳状自乳化非离子型水性环氧树脂及其乳液和制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环氧树脂水性化领域，具体涉及一种梳状自乳化非离子型水性环氧树脂及其乳液和制备方法。

背景技术

环氧树脂具有优良的金属附着力、耐腐蚀性及优异的物理、化学性能，被广泛应用于电子、机械、建筑、航空和交通等领域，是目前防腐涂料中使用最为广泛的树脂。大多数环氧树脂仅溶于芳香烃和酮类等有机类溶剂，而不溶于水。但是有机溶剂具有诸多的缺点，包括污染环境、有毒、易爆、易燃等，给储运和施工带来了很大的不便。

随着民众对环保的日益重视，以水作为分散介质或者溶剂的环氧树脂，即水性环氧树脂越来越受到欢迎。水性环氧树脂是指环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而制得的稳定分散体系，其具有很多的优点，如对环境危害较低，便于储运，使用安全，而且可在潮湿的物体表面上施工，清洗方便。另一方面，水性环氧树脂中存在大量的醚键使得其具有很强的耐碱性能。

根据制备方法的不同，环氧树脂水性化主要有机械法、相反转法和化学改性法3种方法。用化学改性法可以制得自乳化型环氧树脂乳液，无需外加乳化剂，制得乳液的分散相粒子尺寸大约在几十到几百纳米间，贮存稳定性好；同时可以根据需求，用不同的改性剂使环氧树脂获得某种独特的性能，这是用机械法和相反转法制备水性环氧树脂乳液无法比拟的。朱方等利用化学改性法将二乙醇胺使环氧树脂部分开环，并用聚醚多胺进行扩链，制备出阳离子型水性环氧树脂乳液(朱方等，自乳化水性环氧树脂乳液的研制，高分子通报，2008年05期，P45-P49)；惠云珍等用丙烯酸和苯乙烯对环氧树脂进行接枝反应，然后用碱中和制得阴离子型水性环氧树脂乳液，其分散相尺寸达到纳米级，贮存稳定性良好(惠云珍等，水性环氧树脂乳液的合成和性能研究，粘接，2008年02期，P14-P18)。但用化学改性法制备的离子型水性环氧体系对pH的变化适应性较差，涂膜的柔韧性及耐水性也不理想。

化学改性法制备的非离子型自乳化水性环氧树脂乳液由于只含亲水性链段，不含阴阳离子基团，因此乳液对pH的变化适应性强，同时涂膜的柔韧性及耐水性也有较大的提升。专利CN102977376A公开了非离子型自乳化水性环氧树脂及其制备方法，其利用聚乙二醇单甲醚与二异氰酸酯反应制备了一端含-NCO官能团，另一端含聚醚链段的亲水性中间体，利用此亲水性中间体与环氧树脂中的羟基反应制备了非离子型自乳化水性环氧树脂。由于树脂结构中亲水性聚醚侧链乳化能力有限，在乳液极性发生变化或温度忽高忽低时，会导致乳液的自乳化能力不足，乳液的稳定性也会受到影响。

发明内容

本发明提供了一种梳状自乳化非离子型水性环氧树脂，其树脂结构中亲水性非离子链段呈梳状分布，解决了现有技术中因亲水链段的分布和数量单一，导致的乳液自乳化能力和稳定性不足的问题。本发明同时提供上述梳状自乳化非离子型水性环氧树脂的制备方法。

本发明另一目的在于提供一种包含上述水性环氧树脂的水性环氧树脂乳液及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的水性环氧树脂采用以下技术方案：即水性环氧树脂具有通式1所示结构：

通式1中R₁具有通式2所示结构：

通式1中R₂为含有两个取代位的烃基取代基或由氧原子连接的烃基取代基，所述两个取代位之间的碳链长度不低于2个；

通式1和通式2中，X为0或1，当X为0时，R₃为含有两个取代位的烃基取代基，所述两个取代位之间的碳链长度不低于4个；当X为1时，R₃为含有三个取代位的烃基取代基，其中任意两个取代位之间的碳链长度不低于4个；

通式2中R₄为甲基或氢；

通式1和通式2中所述的数均分子量为400～6000。

上述水性环氧树脂的通式结构中，R₂指代的烃基取代基由碳氢原子组成，两个取代位之间可以为一条碳链也可以为多条碳链，在计算碳链长度时以较短的碳链长度为准。R₂选择为烃基取代基时，优选为2-9个碳链长度，其中2个碳链长度的烃基取代基如亚乙基，3个碳链长度的烃基取代基如间位取代苯基，4个碳链长度的烃基取代基如对位取代苯基，8个碳链长度的烃基取代基如9个碳链长度的烃基取代基如或R₂还可以采用由氧原子连接的烃基取代基，如数均分子量为400～6000聚乙二醇，计算碳链长度时不包括氧原子。