專利名稱：一種水性環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水性環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹脂涂料是一種高性能涂料，應(yīng)用十分廣泛。它具有多種優(yōu)點(diǎn)，包括與各種基層都有很強(qiáng)的附著力，涂層的硬度高，有很好的耐水和耐化學(xué)性，很好的耐磨性等，可作為地面涂料、金屬防銹底漆，船舶涂料等。但目前絕大多數(shù)環(huán)氧樹脂涂料為溶劑型涂料，含有大量的可揮發(fā)有機(jī)化合物(VOC)，有毒、易燃，因而對環(huán)境和人體造成危害。隨著對環(huán)氧保護(hù)的要求日益提高，對減低VOC甚至不含VOC的涂料的呼聲日益高漲。
國內(nèi)外近年來對水性環(huán)氧樹脂防腐涂料的研究相當(dāng)熱門。國外自上世紀(jì)九十年代已陸續(xù)開發(fā)出一些水性環(huán)氧產(chǎn)品，如美國Shell公司的環(huán)氧乳液EPI-REZ 3520-WY-55和水性環(huán)氧固化劑EPI-CURE 8290-Y-60，Air Products公司的環(huán)氧乳液PZ 3961和水性環(huán)氧固化劑HZ 340等Henkel公司的Waterpoxy140、Air Products公司的環(huán)氧乳液PZ 3961和水性環(huán)氧固化劑HZ 340等。SHELL公司早在上個(gè)世紀(jì)60年代就開始了對水性環(huán)氧樹脂涂料體系的研究，到現(xiàn)在為止，已經(jīng)開發(fā)了系列的水性環(huán)氧樹脂涂料。其近年來的研究情況主要集中在以下幾點(diǎn)首先是對水性環(huán)氧樹脂乳液制備的研究。1999年，SHELL公司成功開發(fā)了一種環(huán)氧樹脂乳液。此環(huán)氧樹脂乳液是聚酰氨多氨和環(huán)氧樹脂的水性分散體系。其固化劑為一種多胺固化劑，其主要通過氨基烷基哌嗪和烷基長鏈二羧酸的縮聚反應(yīng)合成，并用液體胺封端。此種環(huán)氧樹脂乳液用作水性環(huán)氧樹脂體系的固化劑。2000年，SHELL開發(fā)了一種水分散環(huán)氧樹脂乳液。這種環(huán)氧樹脂乳液是憎水性的液體環(huán)氧樹脂丙酮溶液和環(huán)氧樹脂-表面活性劑乳液在去離子水存在下相反轉(zhuǎn)制備。環(huán)氧樹脂-表面活性劑乳液是低分子量的環(huán)氧樹脂和聚氧乙烯表面活性劑在非丙酮溶劑下制備而得。國內(nèi)的研究也集中在水性環(huán)氧乳液的制備上面。吳立明等用相反轉(zhuǎn)法制備了環(huán)氧樹脂-丙烯酸酯復(fù)合物乳液。陳志明等也制備了水性環(huán)氧-丙烯酸酯乳液，并對涂膜性能進(jìn)行了研究。海洋化工研究院采用核殼結(jié)構(gòu)、自乳化乳液聚合制造技術(shù)，開發(fā)出了水性環(huán)氧丙烯酸氨基微膠乳以及由膠乳配制的水性防腐涂料。顧國芳等對I型和II型水性環(huán)氧樹脂進(jìn)行了較深入的研究。
其次就是對水性環(huán)氧樹脂固化劑制備的研究。1998年，SHELL公司就成功開發(fā)了一種室溫或者低溫固化的水性環(huán)氧樹脂涂料。此涂料的固化劑是以水為連續(xù)相，分散相是里面包含了一種具有反應(yīng)活性的表面活性劑成分的固化劑。表面活性劑成分為含羧基和羥基的酚醛復(fù)合物或者端羧基聚氧乙烯。固化劑的成分主要是含兩個(gè)以上氨基的多胺和單縮水甘油醚反應(yīng)制備的。2000年，SHELL開發(fā)了一種水性環(huán)氧樹脂體系。這種環(huán)氧樹脂體系的固化劑是一種壞氧樹脂-胺加成物。主要通過低分子量的環(huán)氧樹脂和具有多個(gè)活性氨氫原子反應(yīng)制備胺封端中間產(chǎn)物，然后這種胺封端中間產(chǎn)物同羧基聚乙烯醇反應(yīng)后經(jīng)單環(huán)氧化合物封端得到胺封端固化劑。CIBA公司也在水性環(huán)氧樹脂固化劑領(lǐng)域做了較多的研究1999年，其開發(fā)了一種含水可加工性聚胺固化劑的可固化環(huán)氧樹脂復(fù)合物。其包含一種水溶性、水乳化、水分散性環(huán)氧樹脂和一種特殊合成的聚胺復(fù)合物和至少一種脂肪、脂環(huán)、芳香/脂肪單胺或者多胺。同年，又開發(fā)了一種固化劑，其是縮水甘油和胺類如聚酰氨多胺的復(fù)合物，并以線性酚醛樹脂為促進(jìn)劑。環(huán)氧樹脂固化劑還含有其他成分，如增塑劑、紫外光穩(wěn)定劑、顏料、填料等。AIR PRODUCT & CHEM 1996年制備了雙組分水性環(huán)氧樹脂涂料。其固化劑是也是一種聚多胺-環(huán)氧樹脂復(fù)合物。通過聚多胺和多環(huán)氧化合物反應(yīng)生成中間體，中間體然后和多環(huán)氧基團(tuán)樹脂反應(yīng)，最后通過單環(huán)氧化合物封端乙酸成鹽水稀釋制備水性環(huán)氧固化劑乳液。
然而，兼具乳化和固化功能的固化劑的制備卻鮮有報(bào)道。同時(shí)水性環(huán)氧防腐涂料的商品化進(jìn)展較慢，其成本過高，目前國內(nèi)還未實(shí)現(xiàn)水性環(huán)氧樹脂防腐涂料的大規(guī)模商品化生產(chǎn)。這正是國內(nèi)和國外的差距，如何制備高性能低成本的水性環(huán)氧樹脂涂料是擺在國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和廣大研究人員面前的一個(gè)非常迫切的急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種無環(huán)境污染不含VOC或者低VOC的高性能水性環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法。
本發(fā)明提出的水性環(huán)氧樹脂涂料為高性能雙組分涂料，由液體環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂醚溶液或環(huán)氧樹脂乳液中一種與水性環(huán)氧樹脂固化劑兩個(gè)組分組成，環(huán)氧樹脂醚溶液由環(huán)氧樹脂中加入共溶劑，使環(huán)氧樹脂溶解獲得，共溶劑的加入量為環(huán)氧樹脂重量的1％-10％；環(huán)氧樹脂乳液由環(huán)氧樹脂經(jīng)環(huán)氧樹脂與聚醚二元醇反應(yīng)獲得的乳化劑乳化獲得，乳化劑的加入量為環(huán)氧樹脂重量的5％-15％；水性環(huán)氧樹脂固化劑是由多胺類固化劑經(jīng)封端、加成、成鹽工藝改性而獲得的水溶性固化劑，該乳化劑分子鏈段中既有親水基團(tuán)，又有親油基團(tuán)，可以直接乳化環(huán)氧樹脂；其中的環(huán)氧樹脂為雙酚A型低分子量環(huán)氧樹脂。
本發(fā)明中，上述水性環(huán)氧樹脂固化劑(甲組分)和液體環(huán)氧樹脂或環(huán)氧樹脂醚溶液或環(huán)氧樹脂乳液(乙組分)，按胺氫與環(huán)氧基的摩爾比為1.2∶1-1∶1.2，得水性環(huán)氧樹脂涂料清漆。
本發(fā)明中，所述聚醚二元醇為聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇或它們之中任兩種單體的共聚物等中的一種。
雙組分水性環(huán)氧樹脂涂料要求在室溫下固化。多胺類固化劑及其加成產(chǎn)物是常用的室溫固化用環(huán)氧樹脂固化劑，它適用于溶劑型系統(tǒng)而不適用于水性環(huán)氧系統(tǒng)，因?yàn)樗荒芊稚⒃诃h(huán)氧樹脂乳液內(nèi)形成穩(wěn)定的分散體，反而造成乳液的破壞，兩相分離，涂層固化不良，甚至不能固化。而水性環(huán)氧系統(tǒng)中使用的固化劑必須滿足以下幾個(gè)條件(1)與環(huán)氧樹脂乳液相容，能均勻地分散在乳液中形成均勻的可在室溫成膜固化的分散體。
(2)在乳液中的水份揮發(fā)后與環(huán)氧樹脂有較好的相容性，能形成均相的濕膜，從而能充分和完全地固化，得到性能優(yōu)良的涂膜。
(3)與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)速度適中，以保證足夠的適用期。
要滿足以上的要求，需對固化劑進(jìn)行改性。
本發(fā)明提出一種水性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，水溶性的環(huán)氧固化劑多胺類化合物經(jīng)過單環(huán)氧化合物的加成反應(yīng)掉伯胺氫，然后，反應(yīng)得到的產(chǎn)物和各種分子量的環(huán)氧樹脂加成反應(yīng)，以期改善多胺類固化劑的親油性，其后產(chǎn)物通過成鹽和稀釋等步驟制得水性環(huán)氧固化劑。此種固化劑由于分子鏈段中既有親水基團(tuán)，又有親油基團(tuán)，所以具有乳化作用，能夠直接乳化環(huán)氧樹脂而不用再外加乳化劑。這樣，使制備的水性環(huán)氧涂料既不含外加乳化劑，又不含有機(jī)溶劑或含很少的有機(jī)溶劑，能有效保護(hù)環(huán)境。其具體步驟為(1)水性環(huán)氧樹脂固化劑的合成(a)封端采用多乙烯多胺和單環(huán)氧化合物反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在55-65℃，時(shí)間控制在100-150分鐘，多乙烯多胺與單環(huán)氧化合物的摩爾比為1∶1.2-1.2∶1；由于反應(yīng)為放熱反應(yīng)，應(yīng)分批向多乙烯多胺內(nèi)加入單環(huán)氧化合物，防止溫度過高造成暴聚。
(b)加成對經(jīng)封端的多乙烯多胺與雙環(huán)氧化合物加成反應(yīng)，封端產(chǎn)物與環(huán)氧化合物的摩爾比為1.8∶1-2.2∶1，反應(yīng)溫度控制在90-100℃，時(shí)間控制在1-2小時(shí)；多乙烯多胺與環(huán)氧樹脂相容性不好，通過將它與雙環(huán)氧化合物加成，在分子中引入環(huán)氧樹脂鏈段，可改善與環(huán)氧樹脂的相容性。
由此制得的固化劑中已不含伯胺氫，但仍有活潑氫存在，為仲胺氫，從而使它的反應(yīng)活性降低，有利于延長適用期。同時(shí)由于在分子中引入了環(huán)氧樹脂鏈段，使它與環(huán)氧樹脂的相容性得到提高。
(c)成鹽采用有機(jī)酸成鹽，有機(jī)酸與封端和加成后剩余的胺氫的當(dāng)量比為1∶3.5-1∶4.5，反應(yīng)溫度為85-95℃，時(shí)間為50-70分鐘，反應(yīng)結(jié)束后加入水，得固化劑，固含量可為30-50％。采用有機(jī)酸成鹽，能達(dá)到較好的親水親油平衡，使其能與環(huán)氧樹脂或環(huán)氧樹脂乳液中的樹脂有較好的相容性。成鹽反應(yīng)結(jié)束后加入水，調(diào)節(jié)固化劑的固含量，得到水溶性的固化劑，其為固含量在30-50％的淡黃色粘稠狀液體。
(2)混合將所得的固化劑與液體環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂醚溶液或環(huán)氧樹脂乳液中一種混合均勻，即得水性環(huán)氧樹脂涂料。
本發(fā)明中，所述多乙烯多胺可采用二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯六胺或異弗爾酮二胺等中的一種。由于這類多乙烯多胺的端基含有伯胺氫，它們與環(huán)氧基的反應(yīng)活性高于仲胺氫，因此要延長適用期，要用單環(huán)氧化合物將伯胺氫封閉。
本發(fā)明中，所述單環(huán)氧化合物可以采用脂肪烴基縮水甘油醚(如丁基縮水甘油醚、烷基縮水甘油醚)、芳基縮水甘油醚(如苯基縮水甘油醚、芐基縮水甘油醚)、或者是脂肪烴基縮水甘油醚和芳基縮水甘油醚的混合物。
本發(fā)明中，所述雙環(huán)氧化合物可采用雙酚A型環(huán)氧樹脂，如601、6101和618等環(huán)氧樹脂。
本發(fā)明中，所述有機(jī)酸為冰醋酸或甲酸等。
本發(fā)明中，為降低反應(yīng)物的粘度，在加成反應(yīng)體系中可加入共溶劑，共溶劑的加入量為環(huán)氧樹脂重量的2％-10％。
本發(fā)明中，對環(huán)氧樹脂溶解的共溶劑可以為醚類溶劑，如乙二醇單乙醚、丙二醇單乙醚或丙二醇單甲醚等中的一種。
本發(fā)明中，環(huán)氧樹脂乳液的制備可通過現(xiàn)有技術(shù)獲得，即將環(huán)氧樹脂與聚醚二元醇在路易斯酸催化劑存在下反應(yīng)，反應(yīng)溫度為90-110℃，反應(yīng)時(shí)間為6-8個(gè)小時(shí)，生成乳化劑，環(huán)氧樹脂與聚醚二元醇的摩爾比為1.2∶1-1∶1.2；環(huán)氧樹脂中加入共溶劑，使環(huán)氧樹脂溶解，共溶劑的用量為環(huán)氧樹脂加入重量的2％-10％；將得到的乳化劑與環(huán)氧樹脂溶液采用相反轉(zhuǎn)技術(shù)，得到環(huán)氧樹脂乳液。乳化劑的加入量為所用環(huán)氧樹脂重量的5％-15％。所述聚醚二元醇為聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇或它們之中任兩種單體的共聚物等中的一種。
本發(fā)明中，環(huán)氧樹脂醚溶液的制備可通過現(xiàn)有技術(shù)獲得，即是在環(huán)氧樹脂中加入共溶劑，使環(huán)氧樹脂溶解，以降低環(huán)氧樹脂的粘度，共溶劑的加入量為環(huán)氧樹脂重量的1％-10％。
配制水性環(huán)氧樹脂涂料清漆甲組分水性環(huán)氧樹脂固化劑乙組分低分子量液體環(huán)氧樹脂或環(huán)氧樹脂醚溶液或環(huán)氧樹脂乳液清漆的配制甲組分與乙組分中胺氫與環(huán)氧基的摩爾比為1.2∶1-1∶1.2。
所得涂料的性能乳化的環(huán)氧樹脂的平均粒徑＜1μm；表干時(shí)間(指觸法)1個(gè)小時(shí)左右(GB/T 1728-79)；適用期6個(gè)小時(shí)(光澤度下降到原先的75％)；涂膜硬度(擺桿法)＞0.7(GB/T 1730-93)；附著力(劃圈法)1級(jí)；光澤度90％；耐水性25℃，蒸餾水浸泡，10天，不起泡，不脫落(GB/T 1733-99)；耐酸性25℃，5％H2SO4溶液浸泡，4天，不起泡，不脫落(GB 1763-79)；耐堿性25℃，5％NaOH溶液浸泡，4天，不起泡，不脫落(GB 1763-79)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1(1)水性環(huán)氧固化劑的合成(a)封端在四頸瓶上裝備攪拌裝置，溫度計(jì)和回流裝置。先加入145g三乙烯四胺(TETA，1摩爾)，再分批加入130g丁基縮水甘油醚，控制反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間2小時(shí)，產(chǎn)品為淺黃色粘性液體。
(b)加成在四頸瓶內(nèi)加入601環(huán)氧樹脂42g，再加入30g乙二醇單乙醚，加熱至80℃，使樹脂完全溶解。使樹脂溶液冷卻至40℃左右，再加入23g上述封端產(chǎn)物，緩慢升溫，控制和保持反應(yīng)溫度為90℃左右，反應(yīng)2小時(shí)。
(c)成鹽將5g醋酸加入到反應(yīng)物中，維持溫度在90℃左右，再反應(yīng)1小時(shí)。
(d)溶解在90℃時(shí)加入175g水，攪拌至形成淡黃色溶液。
固含量約30％粘度約3,000mPa.s
胺氫當(dāng)量800(2)雙組分水性環(huán)氧樹脂清漆的配制甲組分水性環(huán)氧樹脂固化劑乙組分低分子量液體環(huán)氧樹脂以甲組分∶乙組分＝4∶1(重量比)的比例混合，手工攪拌均勻，用刷子涂在玻璃片及馬口鐵片上.水分揮發(fā)后形成透明的濕膜，表干時(shí)間為60分鐘，涂膜性能硬度(擺桿法)0.5光澤度 60％附著力 4耐水性 25℃，72小時(shí)，蒸餾水浸泡，不起泡，不剝離.
耐酸性 25℃，4天，5％H2SO4溶液浸泡，不起泡，不脫落耐堿性 25℃，2天，5％NaOH溶液浸泡，不起泡，不脫落。
實(shí)施例2(1)水性環(huán)氧固化劑的合成(a)封端在四頸瓶上裝備攪拌裝置，溫度計(jì)和回流裝置。先加入145g三乙烯四胺(TETA，1摩爾)，再分批加入150g苯基縮水甘油醚，控制反應(yīng)溫度為55℃，反應(yīng)時(shí)間150分鐘，產(chǎn)品為淺黃色粘性液體。
(b)加成在四頸瓶內(nèi)加入601環(huán)氧樹脂42g，再加入30g乙二醇單乙醚，加熱至80℃，使樹脂完全溶解。使樹脂溶液冷卻至40℃左右，再加入24.7g上述封端產(chǎn)物，緩慢升溫，控制和保持反應(yīng)溫度為90℃左右，反應(yīng)2小時(shí)。
(c)成鹽將10g醋酸加入到反應(yīng)物中，維持溫度在90℃左右，再反應(yīng)1小時(shí)。
(d)溶解在90℃時(shí)加入150g水，攪拌至形成淡黃色溶液。
固含量約30％粘度約18600mpa.s胺氫當(dāng)量711(2)雙組分水性環(huán)氧樹脂清漆的配制甲組分水性環(huán)氧樹脂固化劑乙組分低分子量液體環(huán)氧樹脂以甲組分∶乙組分＝3.5∶1(重量比)的比例混合，手工攪拌均勻，用刷子涂在玻璃片及馬口鐵片上.水分揮發(fā)后形成透明的濕膜，表干時(shí)間為60分鐘，涂膜性能硬度(擺桿法)0.80光澤度 70％附著力 1級(jí)耐水性25℃，96小時(shí)，蒸餾水浸泡，不起泡，不剝離.
耐酸性25℃，4天，5％H2SO4溶液浸泡，不起泡，不脫落耐堿性25℃，2天，5％NaOH溶液浸泡，不起泡，不脫落。
實(shí)施例3(1)水性環(huán)氧固化劑的合成(a)封端在四頸瓶上裝備攪拌裝置，溫度計(jì)和回流裝置。先加入145g三乙烯四胺(TETA，1摩爾)，再分批加入306g烷基縮水甘油醚，控制反應(yīng)溫度為65℃，反應(yīng)時(shí)間100分鐘，產(chǎn)品為淺黃色粘性液體。
(b)加成在三頸瓶內(nèi)加入618環(huán)氧樹脂16g，再加入8g乙二醇單乙醚，加熱至80℃，使樹脂完全溶解。使樹脂溶液冷卻至40℃左右，再加入38g上述封端產(chǎn)物，緩慢升溫，控制和保持反應(yīng)溫度為95℃左右，反應(yīng)1.5小時(shí)。
(c)成鹽將5g醋酸加入到反應(yīng)物中，維持溫度在95℃，再反應(yīng)50分鐘。
(d)溶解在90℃時(shí)加入150g水，攪拌至形成淡黃色溶液。
固含量約41.8％粘度約14800mPa.s胺氫當(dāng)量382.4(2)雙組分水性環(huán)氧樹脂清漆的配制甲組分水性環(huán)氧樹脂固化劑乙組分低分子量液體環(huán)氧樹脂以甲組分∶乙組分＝2∶1(重量比)的比例混合，手工攪拌均勻，用刷子涂在玻璃片及馬口鐵片上.水分揮發(fā)后形成透明的濕膜，表干時(shí)間為60分鐘，涂膜性能
硬度(擺桿法)0.70光澤度 60％附著力 3耐水性 25℃，72小時(shí)，蒸餾水浸泡，不起泡，不剝離.
耐酸性 25℃，3天，5％H2SO4溶液浸泡，不起泡，不脫落耐堿性 25℃，1天，5％NaOH溶液浸泡，不起泡，不脫落。
實(shí)施例4(1)水性環(huán)氧固化劑的合成(a)封端在四頸瓶上裝備攪拌裝置，溫度計(jì)和回流裝置。先加入145g三乙烯四胺(TETA，1摩爾)，再分批加入256g芐基縮水甘油醚，控制反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間2小時(shí)，產(chǎn)品為淺黃色粘性液體。
(b)加成在三頸瓶內(nèi)加入6101環(huán)氧樹脂42g，再加入14g丙二醇單乙醚，加熱至80℃，使樹脂完全溶解。使樹脂溶液冷卻至40℃左右，再加入33.5g上述封端產(chǎn)物，緩慢升溫，控制和保持反應(yīng)溫度為90℃左右，反應(yīng)2小時(shí)。
(c)成鹽將5g醋酸加入到反應(yīng)物中，維持溫度在90℃左右，再反應(yīng)1小時(shí)。
(d)溶解在90℃時(shí)加入175g水，攪拌至形成淡黃色溶液。
固含量約30％粘度約4000mPa.s胺氫當(dāng)量700(2)制備環(huán)氧樹脂醚溶液在100g環(huán)氧樹脂618中加入共溶劑丙二醇單乙醚5g，使環(huán)氧樹脂溶解，以降低環(huán)氧樹脂的粘度，共溶劑丙二醇單乙醚的加入量為環(huán)氧樹脂重量的5％。
(3)雙組分水性環(huán)氧樹脂清漆的配制甲組分水性環(huán)氧樹脂固化劑乙組分環(huán)氧樹脂醚溶液以甲組分∶乙組分＝3.5∶1(重量比)的比例混合，手工攪拌均勻，用刷子涂在玻璃片及馬口鐵片上.水分揮發(fā)后形成透明的濕膜，表干時(shí)間為60分鐘，涂膜性能
硬度(擺桿法)0.70光澤度 90％附著力 1耐水性 25℃，72小時(shí)，蒸餾水浸泡，不起泡，不剝離.
耐酸性 25℃，5天，5％H2SO4溶液浸泡，不起泡，不脫落耐堿性 25℃，2天，5％NaOH溶液浸泡，不起泡，不脫落。
實(shí)施例5(1)水性環(huán)氧固化劑的合成(a)封端在四頸瓶上裝備攪拌裝置，溫度計(jì)和回流裝置。先加入145g三乙烯四胺(TETA，1摩爾)，再分批加入256g芐基縮水甘油醚，控制反應(yīng)溫度為65℃，反應(yīng)時(shí)間100分鐘，產(chǎn)品為淺黃色粘性液體。
(b)加成在三頸瓶內(nèi)加入6101環(huán)氧樹脂42g，再加入14g丙二醇單乙醚，加熱至80℃，使樹脂完全溶解。使樹脂溶液冷卻至40℃左右，再加入33.5g上述封端產(chǎn)物，緩慢升溫，控制和保持反應(yīng)溫度為100℃左右，反應(yīng)1小時(shí)。
(c)成鹽將5g醋酸加入到反應(yīng)物中，維持溫度在100℃，再反應(yīng)1小時(shí)。
(d)溶解在90℃時(shí)加入175g水，攪拌至形成淡黃色溶液。
固含量約30％粘度約4000mPa.s胺氫當(dāng)量700(2)制備環(huán)氧樹脂乳液將環(huán)氧樹脂618與聚丙二醇在路易斯酸催化劑存在下反應(yīng)，反應(yīng)溫度為90-110℃，反應(yīng)時(shí)間為6-8個(gè)小時(shí)，生成乳化劑，環(huán)氧樹脂與聚醚二元醇的摩爾比為1.2∶1-1∶1.2；將100g環(huán)氧樹脂618溶于30g乙二醇乙醚中，再加入乳化劑30g，攪拌至環(huán)氧樹脂完全溶解。然后使用高速攪拌機(jī)在轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘下攪拌，攪拌同時(shí)滴加水70g，水滴完以后繼續(xù)攪拌10min，得到環(huán)氧樹脂乳液。乳液的粒徑為0.086μm。
(3)雙組分水性環(huán)氧樹脂清漆的配制甲組分自乳化型的水性環(huán)氧樹脂固化劑乙組分環(huán)氧樹脂乳液以甲組分∶乙組分＝3.5∶2(重量比)的比例混合，手工攪拌均勻，用刷子涂在玻璃片及馬口鐵片上.水分揮發(fā)后形成透明的濕膜，表干時(shí)間為60分鐘，涂膜性能硬度(擺桿法)0.70光澤度 90％附著力 1耐水性 25℃，98小時(shí)，蒸餾水浸泡，不起泡，不剝離.
耐酸性 25℃，6天，5％H2SO4溶液浸泡，不起泡，不脫落耐堿性 25℃，4天，5％NaOH溶液浸泡，不起泡，不脫落。
權(quán)利要求
1.一種水性環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于由液體環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂醚溶液或環(huán)氧樹脂乳液中一種與水性環(huán)氧樹脂固化劑兩個(gè)組分組成，環(huán)氧樹脂醚溶液由環(huán)氧樹脂中加入共溶劑，使環(huán)氧樹脂溶解獲得，共溶劑的加入量為環(huán)氧樹脂重量的1％-10％；環(huán)氧樹脂乳液由環(huán)氧樹脂經(jīng)環(huán)氧樹脂與聚醚二元醇反應(yīng)獲得的乳化劑乳化獲得，乳化劑的加入量為環(huán)氧樹脂重量的5％-15％；水性環(huán)氧樹脂固化劑是由多胺類固化劑經(jīng)封端、加成、成鹽工藝改性而獲得的水溶性固化劑，該乳化劑分子鏈段中既有親水基團(tuán)，又有親油基團(tuán)，可以直接乳化環(huán)氧樹脂；其中的環(huán)氧樹脂為雙酚A型低分子量環(huán)氧樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于水性環(huán)氧樹脂固化劑和液體環(huán)氧樹脂或環(huán)氧樹脂醚溶液或環(huán)氧樹脂乳液，按胺氫與環(huán)氧基的摩爾比為1.2∶1-1∶1.2，得水性環(huán)氧樹脂涂料清漆。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于所述聚醚二元醇為聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇或它們之中任兩種單體的共聚物之一種。
4.一種水性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，其特征在于具體步驟為(1)水性環(huán)氧樹脂固化劑的合成(a)封端采用多乙烯多胺和單環(huán)氧化合物反應(yīng)，反應(yīng)溫度為55-65℃，時(shí)間為100-150分鐘，多乙烯多胺與單環(huán)氧化合物的摩爾比為1∶1.2-1.2∶1；(b)加成對經(jīng)封端的多乙烯多胺與雙環(huán)氧化合物加成反應(yīng)，封端產(chǎn)物與環(huán)氧化合物的摩爾比為1.8∶1-2.2∶1，反應(yīng)溫度為90-100℃，時(shí)間為1-2小時(shí)；(c)成鹽采用有機(jī)酸成鹽，有機(jī)酸與封端和加成后剩余的胺氫的當(dāng)量比為1∶3.5-1∶4.5，反應(yīng)溫度為85-95℃，時(shí)間為50-70分鐘，反應(yīng)結(jié)束后加入水，得固化劑，固含量為30-50％；(2)混合將所得的固化劑與液體環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂醚溶液或環(huán)氧樹脂乳液中一種混合均勻，即得水性環(huán)氧樹脂涂料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，其特征在于所述多乙烯多胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯六胺或異弗爾酮二胺中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，其特征在于所述單環(huán)氧化合物為脂肪烴基縮水甘油醚、芳基縮水甘油醚、或者是脂肪烴基縮水甘油醚和芳基縮水甘油醚的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，其特征在于所述雙環(huán)氧化合物為雙酚A型環(huán)氧樹脂。
8.根掘權(quán)利要求4所述的水性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，其特征在于所述有機(jī)酸為冰醋酸或甲酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，其特征在于在加成反應(yīng)體系中加入共溶劑，共溶劑的加入量為環(huán)氧樹脂重量的2％-10％。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，其特征在于所述共溶劑為醚類溶劑。
全文摘要
本發(fā)明屬化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水性環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法。涂料由低分子量液體環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂醚溶液或環(huán)氧樹脂乳液中一種與水性環(huán)氧樹脂固化劑兩個(gè)組分組成，其中固化劑由多乙烯多胺經(jīng)封端、加成、成鹽工藝改性制得。乳液和固化劑按一定的比例配制得水性環(huán)氧樹脂涂料清漆。本發(fā)明所制得的固化劑分子鏈段中既有親水基團(tuán)，又有親油基團(tuán)，所以具有乳化作用，能夠直接乳化環(huán)氧樹脂而不用再外加乳化劑。此種固化劑乳化的環(huán)氧樹脂涂料硬度高，附著力強(qiáng)，具有較好的耐水性和耐腐蝕性。本發(fā)明制得的涂料，其乳化效果更好，其硬度較高，附著力強(qiáng)，同時(shí)具有較好的耐水性和耐腐蝕性。
文檔編號(hào)C09D5/02GK1752163SQ200510030679
公開日2006年3月29日 申請日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月20日
發(fā)明者任天斌, 黃艷霞, 顧國芳, 任杰 申請人:同濟(jì)大學(xué)