[发明专利]一种环氧活性乳化剂、制备方法及包含其的分散体系和应用

说明书

本发明提供了一种环氧活性乳化剂、制备方法及包含其的分散体系和应用，制备方法包括：1)将酸酐与如式Ⅰ结构所示的聚醚进行酯化反应，得到产物A‑1；2)向产物A‑1中加入碱进行中和反应后，得到产物A‑2；3)将产物A‑2与环氧树脂进行开环反应，得到环氧活性乳化剂；其中，酸酐与式Ⅰ结构所示的聚醚的摩尔比≥1；产物A‑1与碱的摩尔比≥1；环氧树脂的分子结构中具有至少两个环氧基团；本发明提供的环氧活性乳化剂，降低了乳化剂的使用量；在所述应用中，能够得到储存稳定性高的环氧树脂的分散体系，所得环氧涂料具有耐腐蚀性的特性

技术领域

本发明属于涂料和胶粘剂领域，具体涉及一种含有环氧基团、羧基和乙氧基链段的环氧活性乳化剂及其制备方法，以及包含其的分散体系和应用。

背景技术

传统的环氧树脂涂料一般为溶剂型，其中的有机挥发物大多数属于易燃易爆及有毒物质，直接排放到大气中，在紫外线辐射下会产生光烟雾或形成酸雨，严重污染环境。人类长期吸入此类有毒气体会导致呼吸系统疾病、疲劳、记忆力衰退或其它神经系统疾病。近年来，有关环境污染限制的法律与法规相继出台，其中涉及到涂料行业的就有VOCs(涂料中有机挥发物的含量)和HAPs(有害空气中的污染物)的排放限制两大问题。这样就使占世界涂料行业生产中约53％的溶剂型涂料的生产受到限制。如今，涂料向高固体分和水性涂料方向发展已成为涂料界的共识，零VOC或低VOC，材料的水性化已成为新型材料的研究方向。水性环氧涂料有诸多优点，如VOC含量低，气味较小，使用安全，可用水清洗，工艺技术日益成熟，符合环保与节能的要求等，而迅速成为现代涂料的一个重要的发展方向。水性环氧树脂涂料主要是由两种组份组成的：一组份为环氧树脂水分散体系(乳液)；另一组份为胺类固化剂。水性双组分环氧涂料在市场上已有许多应用，如高性能的集装箱底漆、工程机械和轨道交通的底漆和中间漆、建筑涂料、设备底漆、工业厂房地坪漆、运输工具底漆、汽车维修底漆以及工业维修底漆等。作为水性环氧树脂，已知有使用传统的非离子表面活性剂(也称为非离子型乳化剂)，利用混合机、球体磨等设备，通过相转法、机械研磨等方法制备环氧乳液。得到的乳液因乳化剂用量较大、体系粘度高，导致分散困难、乳液耐水性能差；体系游离的大量乳化剂，导致乳液体系不稳定，乳胶粒子易聚并沉淀，储存时间短。为了改善上述缺陷，专利CN 103249777 A提出利用环氧组合物与酰胺组合物的反应，制备改进的环氧官能化非离子表面活性剂，之后通过相转法制备低乳化剂含量的水性环氧分散体。该分散体与结构相似的固化剂配合使用，可以达到理想的耐腐蚀效果，但是由于乳化剂用量较低，分散体粒径较大(800-950nm)，使得分散体稳定性较差，50℃热储小于10天，影响了产品的储存稳定性。专利CN 102933634 A提出了一种制备非离子活性乳化剂的方法。该方法可以有效提高乳液的储存稳定性，并且其合成得到的非离子活性乳化剂在固化成膜过程中参与反应，提高了涂膜的耐水性。但是该体系乳化剂用量大、耐水性差、起泡严重。专利CN 1324384A提出利用低温和高温非离子表面活性剂复配的方式，分散环氧树脂得到高温和低温条件下储存稳定性均良好的乳液。上述分散体存在乳化剂用量大(约20wt％)，并且涂膜后由于乳化剂不参与反应，致使大量乳化剂游离于体系，使得耐腐蚀和耐水性均受到极大的影响。为了减小粒径，CN 104520356 B进一步提到使用离子乳化剂和非离子乳化剂复配，降低分散体粒径。离子乳化剂和非离子乳化剂的复配使用，较小乳化剂用量即可得到小粒径分散体(400-800nm)。但是其所使用的两种乳化剂均为非活性乳化剂，成膜过程中乳化剂均不参与反应，体系存在游离乳化剂，影响了漆膜的耐性和储存稳定性。因此，合成一种离子型和非离子型乳化剂复合的活性乳化剂，以减少体系乳化剂用量获得储存稳定的乳液分散体，同时消除体系存在的游离乳化剂，提高漆膜的耐性，是极具前景和价值的。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种同时含有环氧基团、羧基和乙氧基链段的环氧活性乳化剂，降低了乳化剂的使用量；同时，在其应用过程中，能够得到储存稳定性高的环氧树脂的分散体系，并得到具有耐腐蚀性的环氧涂料。

为了实现本发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明第一方面提供了一种环氧活性乳化剂的制备方法，包含如下步骤：