一種水性環(huán)氧分散液的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水性涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種水性環(huán)氧分散液的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 1934年I.G染料公司第一個(gè)用胺化合物使環(huán)氧基聚合物發(fā)生聚合后申請(qǐng)專利，瑞 ±Pierre、美國(guó)S. 0.Greelee相繼均證實(shí)了運(yùn)一專利技術(shù)，掲示了環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的粘 結(jié)性，運(yùn)一發(fā)現(xiàn)，使美國(guó)DeVoe-Raynolds在1947年對(duì)環(huán)氧進(jìn)行了工業(yè)化的生產(chǎn)，由于其優(yōu) 異的性能Ciba、Shel1和Dow公司進(jìn)行環(huán)氧樹脂生產(chǎn)與開發(fā)工作。我國(guó)環(huán)氧樹脂研究于1956 年，先后在沈陽(yáng)和上海獲得成功。近年來(lái)我國(guó)對(duì)環(huán)氧樹脂開發(fā)、應(yīng)用W及其精細(xì)化產(chǎn)品的開 發(fā)有了突破性的進(jìn)步，目前其應(yīng)用范圍主要在誘注、浸潰、層壓料、膠黏劑和涂料運(yùn)幾類。
[0003] 環(huán)氧樹脂（英文巧〇巧resin)是一種含有環(huán)氧基的低聚物，與對(duì)應(yīng)固化劑可W形 成=維的熱固性交聯(lián)樹脂，其固化物粘結(jié)性、耐熱性、耐腐蝕性W及機(jī)械性能優(yōu)異，缺點(diǎn)是 耐候性與初性較差。
[0004] 2008年來(lái)我過(guò)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的運(yùn)幾年給環(huán)氧樹脂帶來(lái)了機(jī)遇，用量增大的同時(shí)也 對(duì)環(huán)氧樹脂在應(yīng)用中提出了新的要求，傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂使用時(shí)需要配合大量的有機(jī)溶劑如酬 類、醇類和苯類，且不溶于水，成本費(fèi)用較高，VOC含量大，且有機(jī)溶劑易燃，運(yùn)些危險(xiǎn)因素在 施工作業(yè)時(shí)對(duì)施工人員的健康有不同程度的損傷，不符合近來(lái)國(guó)家提出的環(huán)保要求，因此 水性環(huán)氧樹脂成為研究熱點(diǎn)，且可W改變其上述因有毒有害氣體造成的環(huán)境問(wèn)題。 陽(yáng)〇化]目前制備水性環(huán)氧樹脂的方法主要由=種，分別是直接乳化法、相轉(zhuǎn)換法和化學(xué) 改性法。=種方法都可W獲得水性環(huán)氧樹脂分散液。直接乳化法所獲得的分散液穩(wěn)定性較 差；相轉(zhuǎn)化法獲得對(duì)分子量較高的分散液效果較好，其分散液粒徑不均勻；化學(xué)改性法合 成難度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水性環(huán)氧分 散液的制備方法。該方法制備的水性環(huán)保環(huán)氧分散液與傳統(tǒng)溶劑型環(huán)氧液分散相比，解決 了水性環(huán)氧分散液普遍存在的固含量偏低的問(wèn)題，制備工藝和施工方法更為方便，浪費(fèi)損 耗小，綠色環(huán)保。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種水性環(huán)氧分散液的制備方 法，其特征在于，該方法包括W下步驟：
[0008] 步驟一、將環(huán)氧樹脂與堿按摩爾比1 : (0.2~0.25)混合均勻后，在溫度為 60°C~75°C的條件下攬拌30min~45min進(jìn)行環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)，得到含有端徑基的環(huán)氧開環(huán) 物；所述環(huán)氧樹脂為雙酪A型環(huán)氧樹脂；
[0009] 步驟二、將步驟一中所述含有端徑基的環(huán)氧開環(huán)物與脂肪酸按摩爾比1 : 1混合 均勻后，在溫度為iocrc~15(TC的條件下攬拌化~化進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到熱塑性長(zhǎng)鏈共 聚物；
[0010] 步驟=、將步驟二中所述熱塑性長(zhǎng)鏈共聚物與分散劑W及增稠劑混合均勻，得到 預(yù)分散液；所述分散劑為烷基酪聚氧乙基酸，所述增稠劑為徑甲基纖維素，所述分散劑的加 入量為熱塑性長(zhǎng)鏈共聚物質(zhì)量的5%~35%，所述增稠劑的加入量為熱塑性長(zhǎng)鏈共聚物質(zhì) 量的0. 5%~3%;
[0011] 步驟四、將去離子水加入步驟=中所述預(yù)分散液中混合均勻，得到水性環(huán)氧分散 液。
[0012] 上述的一種水性環(huán)氧分散液的制備方法，其特征在于，步驟一中所述雙酪A型環(huán) 氧樹脂的牌號(hào)為邸-186、E-44或DER-331。
[0013] 上述的一種水性環(huán)氧分散液的制備方法，其特征在于，步驟一中所述環(huán)氧開環(huán)反 應(yīng)在氮?dú)饣蚨栊詺怏w的保護(hù)下進(jìn)行。
[0014] 上述的一種水性環(huán)氧分散液的制備方法，其特征在于，步驟一中所述堿為氨氧化 鐘、氨氧化鋼或=乙醇胺。
[0015] 上述的一種水性環(huán)氧分散液的制備方法，其特征在于，步驟二中所述脂肪酸為硬 脂酸、月桂酸、丙締酸、油酸或富馬酸。
[0016] 上述的一種水性環(huán)氧分散液的制備方法，其特征在于，步驟二中所述熱塑性長(zhǎng)鏈 共聚物的酸值為6~25,粘度為2500CPS~eooocps。
[0017] 上述的一種水性環(huán)氧分散液的制備方法，其特征在于，步驟=中所述烷基酪聚氧 乙基酸的HLB值為13~16,分子量為15000~25000,濁點(diǎn)不低于100°C。
[0018] 上述的一種水性環(huán)氧分散液的制備方法，其特征在于，步驟四中所述去離子水的 加入量為預(yù)分散液質(zhì)量的1. 0~1. 5倍。
[0019] 上述的一種水性環(huán)氧分散液的制備方法，其特征在于，步驟四中所述水性環(huán)氧分 散液的固含量為37. 5%~54%，所述水性環(huán)氧分散液中固體顆粒的粒徑為3ym~26ym。
[0020] 本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理為：首先，雙酪A型環(huán)氧樹脂在堿催化條件下發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，生 成具有端徑基的環(huán)氧開環(huán)物，然后，含有端徑基的環(huán)氧開環(huán)物與脂肪酸按摩爾比混合后進(jìn) 行縮聚反應(yīng)，生成熱塑性長(zhǎng)鏈共聚物，之后，采用分散劑、增稠劑W及去離子水進(jìn)行分散，最 終得到水性環(huán)氧分散液。本發(fā)明制備的水性環(huán)氧分散液可通過(guò)W下方法進(jìn)行應(yīng)用：
[0021] 1、在溫度為120°c的條件下對(duì)所述水性環(huán)保環(huán)氧分散液進(jìn)行烘干，使得其形成具 有連續(xù)且透明的初性膜，室溫狀態(tài)下其表面具有3H~甜的硬度；
[0022] 2、將所述水性環(huán)保環(huán)氧分散液按照一定的成膜比例，與顏填料、增稠劑簇甲基纖 維素、催干劑有機(jī)錫化合物W及對(duì)應(yīng)的固化劑可制備成室溫干燥的連續(xù)清漆，用W保護(hù)材 料預(yù)防腐蝕；
[0023] 3、將所述水性環(huán)保環(huán)氧分散液可作為熱塑性成膜劑用于保護(hù)玄武巖纖維、玻璃纖 維W及碳纖維在拉絲過(guò)程中材料界面的保護(hù)薄膜使用。
[0024] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[00巧]1、本發(fā)明所制環(huán)氧分散液為水性、環(huán)保、熱塑性環(huán)氧分散液，本發(fā)明在水性環(huán)保環(huán) 氧分散液制備過(guò)程中，沒(méi)有使用具有強(qiáng)極性有機(jī)溶劑如芳控、酬類和醇類可揮發(fā)VOC氣體 的物質(zhì)，通過(guò)引入增稠劑簇甲基纖維素解決了相轉(zhuǎn)換方法過(guò)程中出現(xiàn)的粒徑分布不均勻的 問(wèn)題；
[00%] 2、本發(fā)明制備的水性環(huán)保環(huán)氧分散液與傳統(tǒng)溶劑型環(huán)氧液相比，其制備工藝和施 工方法更為方便，浪費(fèi)損耗小，綠色環(huán)保；
[0027] 3、本發(fā)明通過(guò)相轉(zhuǎn)化法制備出分子量較高的環(huán)氧分散液，其乳液穩(wěn)定，粒徑分布 均勻；
[002引 4、本發(fā)明制備的水性環(huán)保環(huán)氧分散液與傳統(tǒng)溶劑型環(huán)氧液相比，其綜合性能與傳 統(tǒng)型相當(dāng)，解決了水性環(huán)氧分散液普遍存在固含量偏低的問(wèn)題。
[0029] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的水性環(huán)氧分散液的粒徑分布圖。
【具體實(shí)施方式】 陽(yáng)0川 實(shí)施例1
[0032] 本實(shí)施例水性環(huán)氧分散液的制備方法包括W下步驟：
[0033] 步驟一、將環(huán)氧樹脂與堿按摩爾比1 : 0.25加入反應(yīng)蓋中并混合均勻，然后加熱 反應(yīng)蓋，同時(shí)向反應(yīng)蓋內(nèi)通入氮?dú)饣蚨栊詺怏w，使環(huán)氧樹脂與堿在氮?dú)饣蚨栊詺怏w的保護(hù) 性氣氛中，溫度為70°C的條件下攬拌40min進(jìn)行環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)，得到含有端徑基的環(huán)氧開 環(huán)物；所述環(huán)氧樹脂優(yōu)選為雙酪A型環(huán)氧樹脂，優(yōu)選牌號(hào)BE-186、E-44或DER-331，所述堿 優(yōu)選為氨氧化鐘、氨氧化鋼或=乙醇胺，本實(shí)施例中所采用的環(huán)氧樹脂為雙酪A型環(huán)氧樹 脂E-44,所采用的堿為氨氧化鐘；
[0034] 步驟二、向反應(yīng)蓋中加入飽和脂肪酸，使步驟一中所述含有端徑基的環(huán)氧開環(huán)物 與飽和脂肪酸按摩爾比1:1配料并混合均勻，然后加熱反應(yīng)蓋，使含有端徑基的環(huán)氧開環(huán) 物與飽和脂肪酸在溫度為12(TC的條件下攬拌化進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到熱塑性長(zhǎng)鏈共聚物； 所述飽和脂肪酸優(yōu)選為硬脂酸或月桂酸，本實(shí)施例中所采用的飽和脂肪酸為硬脂酸；
[0035] 本實(shí)施例所制熱塑性長(zhǎng)鏈共聚物的酸值為6~9,粘度為4500CPS~eOOOcps ;
[0036] 步驟S、選取HLB值為13~16,分子量為15000~25000,濁點(diǎn)不低于100°C的燒 基酪聚氧乙基酸為分散劑，選取徑甲基纖維素為增稠劑，然后向反應(yīng)蓋中加入分散劑W及 增稠劑，所述分散劑的加入量為熱塑性長(zhǎng)鏈共聚物質(zhì)量的30 %，所述增稠劑的加入量為熱 塑性長(zhǎng)鏈共聚物質(zhì)量的1 %，然后將反應(yīng)蓋中的熱塑性長(zhǎng)鏈共聚物與分散劑W及增稠劑混 合均勻，得到預(yù)分散液；
[0037] 步驟四、向反應(yīng)蓋中加入去離子水，去離子水的加入量為預(yù)分散液質(zhì)量的1.2倍， 然后將反應(yīng)蓋中的去離子水與預(yù)分散液中混合均勻，得到水性環(huán)氧分散液。
[0038] 本實(shí)施例制備的水性環(huán)氧分散液的固含量為49% -54% (質(zhì)量百分比），所述水性 環(huán)氧分散液的粒徑分布圖如圖1所示，由圖1可知所述水性環(huán)氧分散液的中固體顆粒的粒 徑為4Jim~6ym。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] 本實(shí)施例水性環(huán)氧分散液的制備方法包括W下步驟：
[0041] 步驟一、將環(huán)氧樹脂與堿按摩爾比1 : 0.2加入反應(yīng)蓋中并混合均勻，然后加熱反 應(yīng)蓋，同時(shí)向反應(yīng)蓋內(nèi)通入氮?dú)饣蚨栊詺怏w，使環(huán)氧樹脂與堿在氮?dú)饣蚨栊詺怏w的保護(hù)性 氣氛中，溫度為75°C的條件下攬拌45min進(jìn)行環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)，得到含有端徑基的環(huán)氧開環(huán) 物；所述環(huán)氧樹脂優(yōu)選為雙酪A型環(huán)氧樹脂，優(yōu)選牌號(hào)BE-186、E-44或DER-331，所述堿優(yōu) 選為氨氧化鐘、氨氧化鋼或=乙醇胺，本實(shí)施例中所采用的環(huán)氧樹脂為雙酪A型環(huán)氧樹脂 BE-186,所采用的堿為氨氧化鋼；
[0042] 步驟二、向反應(yīng)蓋中加入不飽和脂肪酸，使步驟一中所述含有端徑基的環(huán)氧開環(huán) 物與不飽和脂肪酸按摩爾比1:1配料并混合均勻，然后加熱反應(yīng)蓋，使含有端徑基的環(huán)氧 開環(huán)物與不飽和脂肪酸在溫度為130°C的條件下攬拌化~化進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到熱塑性長(zhǎng) 鏈共聚物；所述不飽和脂肪酸優(yōu)選為丙締酸、油酸或富馬酸，本實(shí)施例中所采用的不飽和脂 肪酸為富馬酸；
[0043] 本實(shí)施例所制熱塑性長(zhǎng)鏈共聚物的酸值為13~17,粘度為3500CPS~5000CPS ;
[0044] 步驟S、選取HLB值為13~16,分子量為15000~25000,濁點(diǎn)不低于100°C的燒 基酪聚氧乙基酸為分散劑，選取徑甲基纖維素為增稠劑，然后向反應(yīng)蓋中加入分散劑W及 增稠劑，所述分散劑的加入量為熱塑性長(zhǎng)鏈共聚物質(zhì)量的15 %，所述增稠劑的加入量為熱 塑性長(zhǎng)鏈共聚物質(zhì)量的2%，然后將反應(yīng)蓋中的熱塑性長(zhǎng)鏈共聚物與分散劑W及增稠劑混 合均勻，得到預(yù)分散液；
[0045] 步驟四、向反應(yīng)蓋中加入去離子