[发明专利]一种自乳化型水性环氧乳液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自乳化型水性环氧乳液及其制备方法。该制备方法首先将1.0～2.1份单官伯胺、8.0～10.0份聚醚、0.1～0.3份活性稀释剂混合，在60～80℃水浴、搅拌下反应2～3小时，合成出一种带有多亲水段的端氨基聚醚；然后加入1聚醚质量的环氧树脂，在60～80℃水浴下反应2～3小时，用冰醋酸中和，制备出自乳化环氧树脂；最后加水完成乳化。得到的水性环氧乳液固含可达70％，黏度在5938～8783mpa·s之间，与市面所售胺类水性固化剂复配后，漆膜平整光滑、附着力强、硬度大，柔韧性、耐水性、耐酸碱性、耐冲击性等好，且水性环氧乳液不含挥发性有机溶剂，无毒环保。

技术领域

本发明涉及一种水性环氧乳液，特别是涉及一种自乳化型水性环氧乳液及其制备方法，该水性环氧乳液可作为水性漆用成膜物质。

背景技术

环氧树脂具有优异的耐化学性和耐热性，高粘合强度，良好的抗冲击性，高强度和高硬度，以及高电绝缘性，被评为三大用量最大、应用范围最广的热固性树脂之一。然而，环氧树脂只能溶于有机溶剂，尽管传统溶剂型环氧树脂在各领域的应用促进了国民经济的快速发展，但与此同时挥发性有机化合物(VOCs,Volatile Organic Compounds)带来的环境和健康问题引起了人们越来越广泛地关注。我国近几年加大了对环境污染的整治，国家和地方都采取了诸多举措，将VOCs纳入监管范围，对有害物质进行限量，征收溶剂税等。

在一系列日益严格的环保法规和越来越强烈的生态环境保护的责任意识下，传统溶剂型环氧涂料将会慢慢退出市场，未来涂料的发展趋势必将朝着水性化方向迈进。水性环氧涂料中用水替代了有机溶剂作为分散介质，环保、安全、无害的同时也减少了经济的浪费；涂层表面和施工工具易于清洁；在较为潮湿的环境中可以直接涂覆施工。

目前，最常见的水性环氧乳液是通过外乳化和自乳化来制备的。外乳化即向环氧树脂中加入一些非离子或离子乳化剂，高速搅拌下使树脂分散在水相中。但这类乳化剂一般不能参与反应，也无法参与后续的固化成膜，容易在成膜时析出并存在于膜层和基材的间隙，影响膜层的耐水性和附着力等；自乳化是在环氧树脂的分子链中引入部分亲水基团，那些被接上了亲水基团的环氧树脂此时相当于乳化剂，包裹那些未被改性的环氧树脂使其能够分散在水相中，后续固化成膜时可参与反应，克服了外乳化的缺陷。

中国发明专利申请CN109021254A公开了一种水性环氧乳液及其制备方法，以缩水甘油醚类化合物与聚氧乙烯类化合物发生聚合反应制备乳化剂，然后乳化环氧树脂。然而该发明聚合温度达到200℃，外加起促进作用的催化剂，合成条件复杂。且乳化剂引入的类环氧基团仅限于缩水甘油醚携带的环氧基，与油性环氧树脂的相容性不会太好；该申请乳化本质上属于外乳化法。

中国发明专利申请CN108912947A公开了一种水性环氧乳液制备方法，该发明引入聚乙二醇醚等聚醚亲水链段，在催化剂作用下接枝到环氧树脂分子上。但是，但该制备方法需要150℃的高温，反应机理复杂不好控制，且选用的聚醚亲水链段不够长，分子量达到20000时易结晶，不利于工艺施展。

中国发明专利申请201110299123.6公开了一种水性环氧树脂乳液的制备方法，将聚乙二醇单甲醚和环氧树脂在催化剂作用下反应，制得非离子型乳化剂。但该制备方法过程较为繁琐，前期添加甲苯等溶剂助溶，后期还要进行减压蒸馏。此外，共沸脱水步骤温度在130～150℃，耗时耗能。

中国发明专利申请201410475143.8公开了一种阳离子型水性环氧乳液，将环氧树脂、有机胺和长链脂肪酸进行扩链反应，中和后用来乳化环氧树脂。但是该技术需要130℃的高温，制备周期长达10小时，还需要5～22重量％的有机溶剂，不环保。此外，体系中缺少亲水链段，水溶性差。

中国发明专利申请CN101463180A公开了一种水性单组份外乳化环氧树脂乳液及其制备方法，采用烷基酚聚氧乙烯醚等非离子乳化剂和烷基硫酸盐等阴离子乳化剂混合乳化环氧树脂的方法，利用潜伏型固化剂如双氰胺等做成单组份乳液。但该发明施工温度不可控，低温下固化剂不参与固化，且乳化剂不参与反应，制得的单组分涂层耐水性、耐酸碱性等不佳。