[发明专利]一种非离子型水性环氧树脂乳液及其固化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种非离子型水性环氧树脂乳液及其固化剂的制备方法。非离子型水性环氧树脂乳液的制备，包括：将大分子聚氧乙烯和环氧树脂A混合，加入催化剂，加热，滴加端聚醚胺，搅拌，得到非离子型乳化剂；将环氧树脂B、扩链剂以及增韧剂混匀，进行加合反应，得到加合反应的产物；将非离子型乳化剂、加合反应的产物、助溶剂及水混合，加热，得到非离子型水性环氧树脂乳液。固化剂的制备，包括：将环氧树脂与大分子聚乙二醇混匀，加入催化剂，进行加合反应，加水，搅拌，得到加合物；往多元胺和助溶剂的混合物中滴加加合物，加入水，得到固化剂。将该乳液和固化剂混合，得到漆膜。该漆膜具有良好的附着力、耐水性、耐碱性及韧性高等综合性能。

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种非离子型环氧树脂乳液及其固化剂的制备方法。

背景技术

双酚A型环氧树脂由于其特殊的结构赋予其特殊的功能：分子两端有反应能力很强的环氧基，同时分子链上有规律地、相距较远地出现许多仲羟基，从而环氧树脂有很好的反应性，使树脂固化物具有很强的内聚力和粘结力。分子中的醚键和羟基是极性基团，有助于提高浸润性和黏附力。醚键和C-C键使大分子具有柔顺性。苯环赋予聚合物以耐热性和刚性。异丙基也赋予大分子一定刚性。-C-O-键的键能高，从而提高耐碱性。所以环氧树脂容易被广泛应用于涂料领域，传统溶剂型涂料VOC含量过高，导致对环境有很大的影响。因此水性涂料出现，其中水性环氧涂料是研究的重点。

首先是对水性环氧乳液制备的研究。根据中国专利CN102666634A采用聚乙二醇4000与低分子量的液体环氧树脂在三氟化硼乙醚的催化条件下，羟基与环氧基开环反应，制得多嵌段的高环氧当量的树脂乳化剂，然后加入一定量的液体环氧树脂，扩链剂和催化剂，直到体系环氧当量反应到一定值的时候，加水乳化得到粒径小，比较稳定的乳液。但是这个乳化剂的合成反应，比较难以控制。中国专利CN106987194A采用端聚醚胺和E51进行反应，生成一端亲油一端亲水的乳化剂，然后直接乳化固体环氧树脂E20，形成稳定性好，粒径小的乳液。但是这个反应需要的乳化剂的量较多，所以后期的耐水，耐酸性能比较差。

双酚A环氧树脂的分子结构有一个比较明显的缺点就是韧性不高，刚性过强会导致所成漆膜的硬度高，内应力也会很大，最终导致漆膜的附着力，耐水、耐酸、耐碱等作用下降。所以对环氧树脂的增韧改性非常重要。环氧树脂的增韧中有添加柔韧性树脂混合，或者接入柔韧性的分子进行增韧。根据中国专利CN102666634A采用环氧大豆油进行增韧，液体环氧树脂和环氧大豆油，与扩链剂反应生成具有韧性的环氧树脂，使环氧树脂接入长碳链的环氧大豆油，乳化后的乳液具有韧性。但是由于环氧大豆油结构中的环氧基太多，活性比双酚A型环氧树脂上的环氧基要大，所以最终和双酚A反应形成高官能度的环氧树脂，增韧效果的提升有限。

双组分水性环氧树脂中，水性环氧树脂乳液和水性环氧树脂固化剂对水性环氧树脂涂料的性能起着非常重要的作用，水性环氧树脂乳液在自行成膜后，是不具备良好的机械强度，耐水以及耐酸耐碱性能的。而水性环氧树脂中需要加入适量的固化剂，让环氧基发生交联反应，形成网状结构，从而具备优良的综合性能。环氧固化剂的种类非常多，由于胺类固化剂常温就可以很容易与环氧树脂反应，所以胺类固化剂使用最多最广。因为小分子胺与环氧树脂的相容性比较差，同时又容易挥发，具有毒性，反应活性期短等缺点。市场上的水性环氧固化剂也以离子型的居多，以液体环氧树脂和胺加成反应，最后以酸根离子中和成盐，形成水溶性非常好的环氧固化剂。由于离子型固化剂会和后期离子型填料发生反应，同时也是容易发生闪锈，在水性领域有一定的局限性。

发明内容