[发明专利]一种具有高支化度亲水链的环氧乳化剂及其制备方法

说明书

一种具有高支化度亲水链的环氧乳化剂及其制备方法，原料组成如下：含羟基化合物、二乙醇胺改性环氧树脂、异氰酸酯交联剂和催化剂，其中，含羟基化合物由聚乙二醇、三羟甲基丙烷和2‑羟基丙酸组成。在反应器中加入甲苯、二乙醇胺改性环氧树脂、聚乙二醇、催化剂升温至120‑150℃回流脱水2小时，之后降温至80‑100℃加入异氰酸酯交联剂，反应1小时后加入三羟甲基丙烷和2‑羟基丙酸，继续反应3小时后减压蒸馏脱除甲苯。本发明通过构造具有高度支化位阻结构的亲水端，降低了疏水端之间的缔合现象，使乳化剂的疏水端可以更加紧密地吸附于待分散的环氧树脂颗粒表面，从而提高了乳化剂的乳化能力和环氧乳液的离心稳定性和储存稳定性。

技术领域

本发明涉及环氧树脂乳化剂技术领域，具体涉及一种具有高支化度亲水链的环氧乳化剂及其制备方法。

背景技术

水性环氧乳液的主要制备方法是依靠专用环氧乳化剂将环氧树脂乳化形成对应的水分散体。现已公开的技术方案均是以环氧树脂或类似结构的缩水甘油醚为疏水端，PEG或其他具有羟基的亲水结构为亲水端构造非离子型环氧乳化剂，整体设计思路是根据HLB值与乳化能力的对应关系来解决环氧树脂的乳化问题。

由于环氧树脂的分子结构中的缺乏强极性羰基和羧基，仅为中等极性的环氧基和仲羟基，表面形成的水化层不稳定。通过调节乳化剂的HLB值只能解决对环氧树脂的乳化性，无法保证乳液的长期储存稳定性。环氧乳液的长期储存稳定性，更取决于乳化剂的疏水端与环氧颗粒表面的结合能力。储存过程中，当乳化剂的疏水端从树脂颗粒表面脱附时，粘性环氧树脂颗粒极易团聚而导致乳液破乳、沉降。

以环氧树脂为非离子乳化剂的疏水端，其疏水端通过氢键的缔合效应形成稳定的胶束结构，导致待分散树脂与乳化剂疏水端的结合能力下降。

环氧树脂是一种重要的可交联材料，因其交联固化后的产品具有化学性质稳定，粘结强度高，耐腐蚀性强等优点，广泛应用于化工、电子、防腐涂料等各个领域。环氧树脂由于分子量较大，结构过于疏水，使用时需要借助甲苯等有机溶剂进行稀释，进而造成了严重的环境污染问题。

环氧树脂水性化主要有两种方法：（1）通过接枝改性的方式在环氧树脂表面引入羧基等亲水基团，制备具有自乳化能力的水性环氧树脂；（2）借助乳化剂将环氧树脂分散于水中构造水分散体。

常用的环氧乳化剂通常使用环氧树脂为疏水端，聚乙二醇为亲水端，通过二者的连接构成非离子型环氧专用乳化剂。中国专利公开号CN110240711公开了一种水性环氧乳化剂及其制备与应用，该方法以环氧树脂和单缩水甘油醚为疏水端，聚醚胺，磷酸和聚乙二醇二缩水甘油醚为亲水端，同时借助聚乙二醇二缩水甘油醚为连接结构合成带有磷酸基团的环氧乳化剂。

中国专利公开号CN110054960 A公开了一种水性环氧树脂水分散体的制备方法，其中环氧乳化剂是通过亲水聚醚多元醇和环氧树脂在路易斯酸催化下，开环缩聚形成。该方法制备的乳化剂须进一步与酰胺中间体、芳香族多元醇、丙二醇甲醚等原料反应才能得到水性环氧乳液。

中国专利公开号CN109868654 A公开了一种水性环氧上浆剂及其制备方法，其中所述超支化乳化剂是由聚乙二醇、多官能度改性剂、环氧化合物和催化剂反应合成，其中多官能度改性剂为二羟甲基丙酸、三羟基苯甲酸、衣康酸、马来酸和柠檬酸等多羟基羧酸；环氧化合物为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、季戊四醇缩水甘油醚、环氧树脂等带有环氧基团的疏水结构；催化剂为过硫酸铵、过硫酸钾、四丁基溴化铵、三苯基溴化膦和三氟化硼乙醚等可以促进环氧官能团开环的过氧化物或路易斯酸碱。该方法制备的乳化剂疏水端为带有多环氧基团的缩水甘油醚，它与多元酸及聚乙二醇缩合后的亲水性过强，疏水端与环氧树脂的结合能力较差，乳化过程需要借助辅助乳化剂和羟乙基纤维素等分散助剂。