專利名稱：非離子型自乳化水性環(huán)氧樹脂及其制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非離子型自乳化水性環(huán)氧樹脂及其制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
自上世紀(jì)30年代發(fā)明了環(huán)氧樹脂的合成方法以來，由于其獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)與優(yōu)異性能，使其作為澆注、浸潰、層壓料、粘接劑、涂料等廣泛應(yīng)用于國防、國民經(jīng)濟各部門，尤其在涂料應(yīng)用方面得到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。環(huán)氧樹脂涂料品種很多，按合成原料主要分為雙酚A型環(huán)氧樹脂，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和非雙酚A型環(huán)氧樹脂。由于雙酚A型環(huán)氧樹脂產(chǎn)量最大，價格較低，工業(yè)應(yīng)用最廣泛，所以通常將其簡稱為環(huán)氧樹脂。本說明書中所提及的環(huán)氧樹脂主要指雙酚A型環(huán)氧樹脂。雙酚A型環(huán)氧樹脂具有以下突出優(yōu)點抗化學(xué)品性能優(yōu)良，耐堿性尤其突出；具有優(yōu)良的附著力，特別是對金屬表面的附著力更強；制備的漆膜保色性較好，且具有良好的熱穩(wěn)定性能和電絕緣性；漆膜收縮率小，強度高，耐磨性好。傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂多為溶劑型的，難溶于水，溶于芳烴類、酮類及醇類等有機溶劑，不但費用較高，且具有揮發(fā)性、可燃性，這使得環(huán)氧樹脂的使用受到環(huán)境污染、施工安全性等方面的限制。隨著對環(huán)境保護的要求日益迫切和嚴(yán)格，不含揮發(fā)性的有機化合物(N0C)，或低揮發(fā)性有機化合物(LV0C)，或不含有害空氣污染物(HAP)的體系已成為新型材料必備的指標(biāo)之一。水性環(huán)氧樹脂體系，即環(huán)氧樹脂以微?；蛞旱蔚男问椒稚⒃谝运疄檫B續(xù)相的分散介質(zhì)中而配得的穩(wěn)定分散體系，正是在保留傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂各個優(yōu)點的基礎(chǔ)上，適應(yīng)了新時代發(fā)展和要求， 具備了低毒，環(huán)保，安全，價廉，更易施工等優(yōu)勢。
自乳化法就是用化學(xué)法就是將水性基團引入到環(huán)氧樹脂分子中，使其具有親水性，使其可在水中均勻、穩(wěn)定分散。按照引入的親水表面活性基團的性質(zhì)，可將化學(xué)法改性制備的水性環(huán)氧樹脂乳液分為陰離子型、陽離子型和非離子型。起初曹瑞軍等人們用馬來酸酐與環(huán)氧樹脂的側(cè)羥基進行酯化反應(yīng)，將羧基引入到環(huán)氧分子中(范一波，曹瑞軍，范圣強，自乳化水性環(huán)氧樹脂的合成，高分子材料科學(xué)與工程，Vol. 22，NO. 4，40-43，2006)，用堿性水溶液中和乳化得到自乳化水性環(huán)氧樹脂乳液。由于含有羧基陰離子，在混凝土表面具有很好的附著力。但是，在堿性水溶液中長期放置，酯鍵容易水解皂化而破乳沉降，貯存穩(wěn)定性較差，只能在使用時即時乳化，帶來諸多不便。中國專利ZL200710018757. 3利用多異氰酸酯將2，2- 二羥甲基丙酸接在了 E-44環(huán)氧樹脂的側(cè)羥基上，形成了含羧基的環(huán)氧樹脂，可用堿性水溶液稀釋成自乳化陰離子環(huán)氧樹脂乳液，該乳液的貯存穩(wěn)定性大大提高。但是，由于是陰離子型乳液，不能與陽離子型乳液混合，使其應(yīng)用領(lǐng)域受到一定限制。如水性浙青混凝土是目前通用的方便、環(huán)保型筑路材料，并且有很大的發(fā)展前景。但是，該類材料與基面的粘接強度、耐磨性能和抗車轍性能等都是亟待堅決的問題，而環(huán)氧樹脂的加入能大大提高這些性能。然而，目前乳化浙青都采用陽離子乳化劑，陰離子型水性環(huán)氧樹脂乳液不能該類乳化浙青混合。也有文獻報道將季銨鹽或銨鹽引入到環(huán)氧樹脂的側(cè)鏈上形成陽離子型環(huán)氧樹脂乳液，但在這種體系中，環(huán)氧樹脂容易開環(huán)或自身聚合，使其貯存穩(wěn)定性大大降低。發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種非離子型水性環(huán)氧樹脂及其制備方法，用二異氰酸酯直接與聚乙二醇單甲醚中的端羥基反應(yīng)，將親水的聚乙二醇基團與二異氰酸酯以物質(zhì)的量比例為1:1反應(yīng)制成預(yù)聚體；該預(yù)聚體繼續(xù)與環(huán)氧樹脂中的側(cè)羥基完全反應(yīng)，終產(chǎn)物可直接加水配成性能穩(wěn)定的非離子型水性環(huán)氧樹脂乳液，該乳液既不損害環(huán)氧基團，使其保持原有性能，又可以與乳化浙青以及其它陽離子、陰離子、非離子等各種乳液以任何比例混合，可得到施工方便，貯存穩(wěn)定性好混合乳液。
為達到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的
非離子型自乳化水性環(huán)氧樹脂，是結(jié)構(gòu)如下式的化合物
權(quán)利要求
1.非離子型自乳化水性環(huán)氧樹脂，其特征在于，是結(jié)構(gòu)如下式的化合物
2.—種權(quán)利要求I所述的非離子型自乳化水性環(huán)氧樹脂的制備方法，包括如下步驟，包括如下步驟按質(zhì)量份數(shù)計二異氰酸酯15 55份、聚乙二醇單甲醚70 150份，乙酰氯丙酮溶液4 10份，混合后在35飛5°C下反應(yīng)I飛小時；再向上述混合體系中加入100至300份環(huán)氧樹脂，加入催化劑O. 5飛份混合后在4(T85°C下反應(yīng)I飛個小時，得到非離子型自乳化水性環(huán)氧樹脂， 所涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式如下
3.—種權(quán)利要求I或2所述的非離子型自乳化水性環(huán)氧樹脂的應(yīng)用，包括以下步驟 一種用上述非離子型自乳化水性環(huán)氧樹脂的應(yīng)用，包括以下步驟a.按質(zhì)量份數(shù)計，將水性環(huán)氧樹脂100份、環(huán)氧樹脂(Γ70份攪拌混合，然后將水120^200份，并攪拌將其乳化，制得固含量為40% 60%的水性環(huán)氧樹脂乳液； b.按質(zhì)量份數(shù)計，取100份步驟a的環(huán)氧樹脂乳液，加入I.O 10份固化劑，充分?jǐn)嚢柚粱旌暇鶆?，熟?min進行涂膜固化，制得水性環(huán)氧清漆； 所述的固化劑為二乙烯三胺、三乙烯四胺、乙二胺、聚酰亞胺(650、651)、改性聚酰胺、NX-2003[水性基團的長鏈脂肪胺]中的一種 。
全文摘要
非離子型自乳化水性環(huán)氧樹脂及其制備方法及應(yīng)用，該樹脂由按質(zhì)量份數(shù)計的二異氰酸酯15~55份、聚乙二醇單甲醚70~150份，乙酰氯丙酮溶液4~10份，混合后在35～65℃下反應(yīng)1～5小時；再向上述混合體系中加入100至300份環(huán)氧樹脂，加入催化劑0.5~5份混合后在40~85℃下反應(yīng)1~5個小時得到，本發(fā)明還提供了將上述水性環(huán)氧樹脂制備成制得水性環(huán)氧清漆的方法，本發(fā)明提供的非離子型水性環(huán)氧樹脂，將聚乙二醇單甲醚鏈引入段后，不需要加入堿水或是揮發(fā)性有機一元弱酸，使乳液適用范圍更廣，配制更容易；同時使乳液交聯(lián)固化后的網(wǎng)鏈分子量有所提高，交聯(lián)密度下降，增韌了形成的涂膜。
文檔編號C09D187/00GK102977376SQ201210505788
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者常剛, 曹瑞軍, 房忠芳 申請人:西安交通大學(xué)