專(zhuān)利名稱(chēng)：自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑及其水性丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂乳液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑及其水性丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂乳液。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹(shù)脂涂料是一種高性能涂料，應(yīng)用十分廣泛。它具有眾多優(yōu)點(diǎn)，包括對(duì)各種基材很強(qiáng)的附著力，涂層的硬度高，具有良好的耐水和耐化學(xué)性，較高的耐磨性等，可作為地坪，地板涂料、金屬防銹底漆，船舶涂料等。但目前絕大多數(shù)環(huán)氧樹(shù)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)，有機(jī)化合物(VOC)有毒、易燃，污染大氣層，對(duì)環(huán)境和人體都造成危害。隨著科學(xué)的進(jìn)步，人們對(duì)保護(hù)環(huán)境的要求日益提高，使用水性涂料的呼聲日益高漲。我國(guó)在1989年12月頒布了環(huán)境保護(hù)法，促使水性涂料的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用迅速發(fā)展。
功能高分子學(xué)報(bào)，6，2000，P141，發(fā)表了以聚乙二醇-鄰苯二甲酸酐-環(huán)氧樹(shù)脂多元嵌段共聚體為乳化劑，提供了環(huán)氧樹(shù)脂乳化成水包油穩(wěn)定水基乳液。測(cè)定了體系電導(dǎo)率和體系穩(wěn)定性，僅提供了環(huán)氧樹(shù)脂乳化的理論基礎(chǔ)。
美國(guó)專(zhuān)利US4315044公開(kāi)了通過(guò)雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚A聚乙二醇縮水甘油醚和乙二醇單醚，用三苯基膦作催化劑，于155～166℃高溫反應(yīng)，合成自乳化環(huán)氧。其制備工藝復(fù)雜，催化劑昂貴，實(shí)際生產(chǎn)有很大困難。
美國(guó)專(zhuān)利US5244856公開(kāi)了分子量為300～400的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂，聚丙二醇縮水甘油醚，雙酚A，硬脂肪二元酸，多元酸，單元酸和特丁基酚，用三苯基膦乙酸乙酯為催化劑在165～200℃反應(yīng)得到復(fù)合環(huán)氧樹(shù)脂，在含有非離子表面活性劑的水中乳化。在23℃，涂膜7天固化。該專(zhuān)利乳化穩(wěn)定性欠佳，而且固化溫度和固化時(shí)間還需要進(jìn)一步調(diào)整。
中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(公開(kāi)號(hào)為CN1415680A)公開(kāi)了環(huán)氧樹(shù)脂乳液由環(huán)氧樹(shù)脂經(jīng)反應(yīng)性乳化劑乳化制備獲得，反應(yīng)性乳化劑是由環(huán)氧樹(shù)脂與具有表面活性的聚醚二元醇在路易斯酸催化劑存在下反應(yīng)生成的，端基分別為環(huán)氧基和氫基的聚合物型乳化劑，固含量為40％～50％。該專(zhuān)利采用路易斯酸作為反應(yīng)性乳化劑的催化劑，催化劑的作用是對(duì)化學(xué)反應(yīng)有促進(jìn)作用，其組成反應(yīng)前后不變。但路易斯酸不能從反應(yīng)產(chǎn)物中提出，留在反應(yīng)性乳化劑中，會(huì)帶到乳液和涂料漆膜中，影響固化物的耐性。
中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(公開(kāi)號(hào)為CN1621425)公開(kāi)了一種自乳化水性環(huán)氧乳液是由含烯基的三甲基硅烷和八烷基環(huán)四硅氧烷組成的有機(jī)硅混合單體與丙烯酸單體聚合得到的聚合中間體、環(huán)氧樹(shù)脂以及丙烯酸單體進(jìn)行乳液共聚而成。該自乳化水性環(huán)氧乳液乳膠粒粒徑均勻，乳液穩(wěn)定性好，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定。由該自乳化水性環(huán)氧乳液配制的防腐蝕涂料性能達(dá)到溶劑型環(huán)氧樹(shù)脂涂料水平。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有乳化和增塑功能雙重功能，極易獲得水性丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂微乳液的自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品性能好的水性丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂乳液。
為了達(dá)到上述的第一個(gè)目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案一種自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑，按其重量百分比計(jì)由以下成分反應(yīng)制備得到雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂50～70％，聚乙二醇 10～20％，烷基酚聚氧乙烯醚 10～20％，丙烯酸 5～20％，偶聯(lián)劑 2～10％，阻聚劑 0.05～0.1％，促進(jìn)劑 0.1-0.5％；其制備方法如下所述a、將雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂，聚乙二醇和烷基酚聚氧乙烯醚混合，在90～120℃的條件下入偶聯(lián)劑反應(yīng)，反應(yīng)2～5h后降溫；b、降溫加入阻聚劑、促進(jìn)劑和丙烯酸在90～120℃的溫度條件下反應(yīng)2～5小時(shí)，出料。
作為優(yōu)選，上述的偶聯(lián)劑選自甲苯二異氰酸酯或三苯基膦。
作為優(yōu)選，上述的促進(jìn)劑為四乙基氯化銨。
作為優(yōu)選，上述的阻聚劑選自對(duì)苯二酚或二甲基苯酚。
為了達(dá)到本發(fā)明的第二個(gè)目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案水性丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂乳液，按重量百分比計(jì)，該水性丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂乳液由以下的成分組成自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑10～30％，甲基丙烯酸甲酯改性丙烯酸環(huán)氧酯10～20％，苯乙烯改性丙烯酸環(huán)氧酯15～25％，稀釋劑1.0～2.0％，
其余量為水。
作為優(yōu)選，該水性丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂乳液由以下的成分組成自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑10～16％，甲基丙烯酸甲酯改性丙烯酸環(huán)氧酯15～20％，苯乙烯改性丙烯酸環(huán)氧酯15～20％，稀釋劑1.0％，其余量為水。
作為優(yōu)選，上述的稀釋劑選自甲基丙烯酸縮水甘油醚、甲基丙烯酸二縮二乙二醇酯和甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種。
本發(fā)明自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑合成中雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的分子量為500以上，聚乙二醇的分子量為1000以上，烷基酚聚氧乙烯醚的分子量為1000以上。生產(chǎn)工藝采用自乳化合成技術(shù)，使油溶性丙烯酸環(huán)氧變?yōu)樗员┧岘h(huán)氧，該丙烯酸環(huán)氧乳化劑具有乳化和增塑功能雙重功能。加入到油溶性丙烯酸環(huán)氧酯中使其水性化，減少了活性稀釋劑的用量，通過(guò)機(jī)械攪拌方式即可獲得微乳液。
本發(fā)明采用的甲基丙烯酸甲酯改性丙烯酸環(huán)氧酯、苯乙烯改性丙烯酸環(huán)氧酯均為上海樹(shù)脂廠生產(chǎn)，原料可以直接從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)得到。甲基丙烯酸甲酯改性丙烯酸環(huán)氧酯主要調(diào)節(jié)乳液成漆后的硬度，苯乙烯改性丙烯酸環(huán)氧酯主要調(diào)節(jié)乳液成漆后的韌性，可以根據(jù)不同的硬度和韌性需要調(diào)整甲基丙烯酸甲酯改性丙烯酸環(huán)氧酯和苯乙烯改性丙烯酸環(huán)氧酯的比例。
本發(fā)明乳液的生產(chǎn)方法如下將自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑、甲基丙烯酸甲酯改性的丙烯酸環(huán)氧酯、苯乙烯改性丙烯酸環(huán)氧酯混合均勻，然后將上述材料慢慢加入去離子水?dāng)嚢?，配制成水性丙烯酸環(huán)氧乳液。自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑的生產(chǎn)方法也比較簡(jiǎn)單，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了安全化和少污染化，產(chǎn)品內(nèi)的有害成份大大低于國(guó)家關(guān)于環(huán)保漆所規(guī)定的物質(zhì)限量的規(guī)定。
本發(fā)明乳液的性能指標(biāo)如下外觀乳白色均勻流體，粘度(25℃)cPa.s≤2，粒徑≤0.2μm，機(jī)械穩(wěn)定性3000轉(zhuǎn)/分10分鐘不分層。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑按其重量百分比計(jì)由以下成分反應(yīng)制備得到雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂62.3％，聚乙二醇 11.45％，烷基酚聚氧乙烯醚 12.5％，丙烯酸 9.8％，甲苯二異氰酸酯 3.6％，對(duì)苯二酚 0.05％，四乙基氯化銨 0.3％；其制備方法如下所述a、將雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂，聚乙二醇和烷基酚聚氧乙烯醚混合，在90～120℃的條件下入甲苯二異氰酸酯反應(yīng)，反應(yīng)2h后降溫；b、降溫加入對(duì)苯二酚攪拌，滴加含有四乙基氯化銨的丙烯酸單體，在90～120℃的溫度條件下反應(yīng)3小時(shí)，出料。
水性丙烯酸環(huán)氧乳液的制備工藝如下
將上述合成好的自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑15.0％，苯乙烯改性丙烯酸環(huán)氧酯17％，甲基丙烯酸甲酯改性丙烯酸環(huán)氧酯17％，甲基丙烯酸甲酯1.0％，混合均勻，后慢慢加去離子水?dāng)嚢枧渲瞥伤员┧岘h(huán)氧乳液。
上述水性丙烯酸環(huán)氧乳液與采用我公司生產(chǎn)的AB-HGF水性環(huán)氧固化劑固化，乳液與固化劑的比例為100∶20～25(克)。固化條件常溫固化；性能表干3小時(shí)，實(shí)干24小時(shí)；柔韌性1mm，抗沖擊＞50kg·cm，附著力(劃圈法)1級(jí)。
實(shí)施例2自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑按其重量百分比計(jì)由以下成分反應(yīng)制備得到雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂62.4％，聚乙二醇 11.65％，烷基酚聚氧乙烯醚 12.3％，丙烯酸 9.7％，甲苯二異氰酸酯 3.6％，二甲基苯酚 0.05％，四乙基氯化銨 0.3％；其制備方法如下所述a、將雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂，聚乙二醇和烷基酚聚氧乙烯醚混合，在90～120℃的條件下入甲苯二異氰酸酯反應(yīng)，反應(yīng)2h后降溫；b、降溫加入二甲基苯酚攪拌，滴加含有四乙基氯化銨的丙烯酸單體，在90～120℃的溫度條件下反應(yīng)3小時(shí)，出料。
水性丙烯酸環(huán)氧乳液的制備工藝如下
將上述合成好的自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑16％，苯乙烯改性丙烯酸環(huán)氧酯18％，甲基丙烯酸甲酯改性丙烯酸環(huán)氧酯15％，甲基丙烯酸縮水甘油醚1.0％，混合均勻，后慢慢加去離子水?dāng)嚢枧渲瞥伤员┧岘h(huán)氧乳液。
實(shí)施例3自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑按其重量百分比計(jì)由以下成分反應(yīng)制備得到雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂62.8％，聚乙二醇 11.2％，烷基酚聚氧乙烯醚 12.1％，丙烯酸 9.8％，甲苯二異氰酸酯 3.75％，對(duì)苯二酚 0.05％，四乙基氯化銨 0.3％；其制備方法如下所述a、將雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂，聚乙二醇和烷基酚聚氧乙烯醚混合，在90～120℃的條件下入甲苯二異氰酸酯反應(yīng)，反應(yīng)2h后降溫；b、降溫加入對(duì)苯二酚攪拌，滴加含有四乙基氯化銨的丙烯酸單體，在90～120℃的溫度條件下反應(yīng)3小時(shí)，出料。
水性丙烯酸環(huán)氧乳液的制備工藝如下將上述合成好的自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑17.0％，苯乙烯改性丙烯酸環(huán)氧酯19.0％，甲基丙烯酸甲酯改性丙烯酸環(huán)氧酯14.0％，甲基丙烯酸甲酯1.0％，混合均勻，后慢慢加去離子水?dāng)嚢枧渲瞥伤员┧岘h(huán)氧乳液。
權(quán)利要求
1.自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑，其特征在于按其重量百分比計(jì)由以下成分反應(yīng)制備得到雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂 50～70％，聚乙二醇10～20％，烷基酚聚氧乙烯醚10～20％，丙烯酸 5～20％，偶聯(lián)劑 2～10％，阻聚劑 0.05～0.1％，促進(jìn)劑 0.1～0.5％；其制備方法如下所述a、將雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂，聚乙二醇和烷基酚聚氧乙烯醚混合，在90～120℃的條件下入偶聯(lián)劑反應(yīng)，反應(yīng)2～5h后降溫；b、降溫加入阻聚劑、促進(jìn)劑和丙烯酸在90～120℃的溫度條件下反應(yīng)2～5小時(shí)，出料。
2.如權(quán)利要求1所述的自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑，其特征在于偶聯(lián)劑選自甲苯二異氰酸酯或三苯基膦。
3.如權(quán)利要求1所述的自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑，其特征在于促進(jìn)劑為四乙基氯化銨。
4.如權(quán)利要求1所述的自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑，其特征在于阻聚劑選自對(duì)苯二酚或二甲基苯酚。
5.水性丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂乳液，其特征在于按重量百分比計(jì)，該水性丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂乳液由以下的成分組成自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑10～30％，甲基丙烯酸甲酯改性丙烯酸環(huán)氧酯10～20％，苯乙烯改性丙烯酸環(huán)氧酯15～25％，稀釋劑1.0～2.0％，其余量為水。
6.如權(quán)利要求5所述的水性丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂乳液，其特征在于按重量百分比計(jì)，該水性丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂乳液由以下的成分組成自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑10～16％，甲基丙烯酸甲酯改性丙烯酸環(huán)氧酯15～20％，苯乙烯改性丙烯酸環(huán)氧酯15～20％，稀釋劑1.0％，其余量為水。
7.如權(quán)利要求5或6所述的水性丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂乳液，其特征在于稀釋劑選自甲基丙烯酸縮水甘油醚、甲基丙烯酸二縮二乙二醇酯和甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明涉及水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑及其水性丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂乳液。一種自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑，由雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、丙烯酸、偶聯(lián)劑、阻聚劑和促進(jìn)劑反應(yīng)制備得到。本發(fā)明自乳化丙烯酸環(huán)氧乳化劑采用自乳化合成技術(shù)，使油溶性丙烯酸環(huán)氧變?yōu)樗员┧岘h(huán)氧，該丙烯酸環(huán)氧乳化劑具有乳化和增塑功能雙重功能。加入到油溶性丙烯酸環(huán)氧酯中使其水性化，減少了活性稀釋劑的用量，通過(guò)機(jī)械攪拌方式即可獲得微乳液。另外，本發(fā)明還提供了用該乳化劑制備得到的水性丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂乳液。
文檔編號(hào)C09D5/02GK101037564SQ20061004989
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者過(guò)敏蘭 申請(qǐng)人:浙江安邦新材料發(fā)展有限公司