一種陽離子型水性環氧乳液的製作方法
2023-05-14 04:08:11
一種陽離子型水性環氧乳液的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種陽離子型的水性環氧乳液。該水性環氧乳液原料的重量百分比組成如下：20-35重量％的環氧樹脂、3-8重量％的長鏈脂肪酸、1-5重量％的有機胺、5-22重量％的有機溶劑、1-3重量％的酸類物質，餘量為去離子水。本發明將環氧當量為160-2500的環氧樹脂在70-130℃的條件下用有機胺和長鏈脂肪酸進行反應，增加其分子量，第一步反應完成後，加入酸中和，並用去離子水稀釋；添加剩餘的液體環氧樹脂，繼續在70-90℃下保溫3-4小時後得到陽離子型水性環氧乳液。本發明的陽離子型水性環氧乳液具有附著力強、表幹時間短、漆膜耐腐蝕性好和漆膜鉛筆硬度高等特點。
【專利說明】一種陽離子型水性環氧乳液
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種常溫自幹型的水性漆用成膜物質的製備方法，具體地說，涉及一 種陽離子型的水性環氧乳液。屬於塗料化工【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 水性塗料技術的平均增長率正在超過傳統的溶劑型塗料，越來越多的成功應用案 例也證明，即使在惡劣的環境條件下，水性塗料也可為鋼材提供良好的防腐蝕性能。另外， 水性塗料的乾燥、復塗時間短，保險費用低，無稀釋劑成本，停工時間短，使用較少的塗層和 產生較少溶劑，所以它的優點是塗料的高性能以及高效施工帶來的低成本。
[0003] 有一類自幹型單組份防鏽漆，它有施工方便，儲存期長等優點，在工業製造領域內 很受歡迎。可以用作水性單組份防鏽漆的基料有，水性環氧酯，水性丙烯酸乳液，水性聚氨 酯分散體等，目前市售的這些基料在實際使用中，存在著漆膜耐水性不理想或者硬度不高 等缺點，雖然有些水性雙組份塗料可以彌補水性單組份在性能上的缺陷，但畢竟使用起來 有一定的局限性，在施工時要時刻注意塗料的使用時間，而目前的技術無法使雙組份水性 塗料的使用壽命達到溶劑型的水平。因此市場迫切需求一種性能良好的單組份水性基料， 用於提供具有更好的耐水性和硬度的膜漆。
[0004] 環氧樹脂因其良好的性能而被廣泛應用於防護塗料中，可以用作單組份塗料的環 氧基料往往分子量很大，要求溶劑稀釋量很多，雖然有著乾燥快，耐水性好等優點，但其中 含有大量的揮發物，使用時造成對環境的汙染。將大分子或超大分子量的環氧樹脂進行水 性化製成水性塗料，不僅可以保留該樹脂的特性，也可以大大降低V0C的排放。常規的大分 子環氧水性化的技術路線主要通過丙烯酸接枝並用胺中和來獲得，但此方法得到的水性環 氧樹脂中留有親水的羧基，影響了漆膜的耐水性和耐蝕性。
[0005] 溶劑型雙組份環氧/胺固化塗料體系，被認為是最佳的防腐蝕成膜物質，雖然目 前已有水性的雙組份環氧/胺固化體系，但雙組份在操作上存在不便，有適用期的限制，因 此獲得一種水性的單組份環氧/胺體系既可以保留雙組份體系優良的耐水耐蝕性能，又可 以不受適用期的限制。為獲得良好的耐蝕漆膜，環氧/胺加成物必須達到一定的分子量才 能保證足夠的性能，但是大的分子量必定具有很高的粘度，造成後期使用不便。
【發明內容】
[0006] 本發明通過配方和工藝上的創新，很好的解決了上述問題，首先利用環氧與胺固 化劑進行擴鏈反應得到一定分子量的環氧/胺加成物，並用酸去中和獲得水性化；然後將 其分散於水中，降低體系粘度，再添加環氧樹脂進行擴鏈得到分子量足夠大的成膜物質。此 方法不僅避免了過去大分子環氧樹脂水性化時留有的羧基對漆膜帶來的不利影響，同時也 巧妙的將環氧/胺加成物體系水性化，為水性單組份防鏽乳液帶來一種性能優異的成膜物 質。
[0007] 本發明是這樣實現的，這種陽離子型水性環氧乳液的原料的重量百分比組成如 下：20-35重量％的環氧樹脂、3-8重量％的長鏈脂肪酸、1-5重量％的有機胺、5-22重量％ 的有機溶劑、1-3重量％的酸類物質，餘量為去離子水。
[0008] 本發明中所述的環氧樹脂為環氧當量為160-2500的雙酚A環氧樹脂或雙酚F環 氧樹脂。
[0009] 本發明中所述的長鏈脂肪酸為具有8個碳原子以上的單元脂肪酸或二元脂肪酸 中的一種或幾種。
[0010] 本發明中所述的具有8個碳原子以上的單元脂肪酸或二元脂肪酸為妥爾油酸、癸 酸、月桂酸、癸二酸、二聚酸和硬脂酸中的一種或幾種。
[0011] 本發明中所述的有機胺為二乙醇胺、二乙胺、3-二甲胺基丙胺中的一種或幾種。
[0012] 本發明中所述的酸類物質為甲酸、冰醋酸和磷酸中的一種或幾種。
[0013] 本發明中所述的有機溶劑為丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇丁醚和二乙二醇甲 醚中的一種或幾種。
[0014] 本發明中所述的陽離子型水性環氧乳液的製備方法包括如下工藝步驟：
[0015] 1)將18-25重量％的環氧當量為160-2500的環氧樹脂、3-8重量％長鏈脂肪酸、 1-5重量％有機胺和5-22重量％有機溶劑在70-130°C下反應2-4小時，進行擴鏈；
[0016] 2)第一步反應結束後，降溫至70_90°C，加入1-3重量％的酸進行中和反應，加入 餘量的去離子水稀釋；
[0017] 3)添加2-10重量％的環氧當量為160-250的環氧樹脂，並在70-90°C下保溫3-6 小時，得到所述的陽離子型水性環氧乳液。
[0018] 本發明將環氧當量為160-2500的環氧樹脂在70-130°C的條件下用有機胺 和長鏈脂肪酸進行反應，增加其分子量，一般重均分子量控制在6000-30000,優選在 10000-25000,第一步反應完成後，加入酸中和，並用去離子水稀釋；添加剩餘的液體環氧樹 月旨，繼續在70-90°C下保溫3-4小時後得到陽離子型水性環氧乳液。
[0019] 用本發明製備的陽離子型水性環氧乳液製備塗料樣板進行檢測，樣板規格為 150mmX 75mmX 2mm冷乳鋼板，漆膜厚度為40-60 μ m。檢測結果說明，本發明的陽離子型水 性環氧乳液具有附著力強、表幹時間短、漆膜耐腐蝕性好和鉛筆硬度高等特點。
【具體實施方式】
[0020] 以下是對本發明的原理和內容做具體說明，所列舉的實施例是為了解釋本發明， 並非用於限定本發明。
[0021] 實施例1
[0022] 在1000ml帶有機械攪拌裝置的四口燒瓶中，攪拌下，加入雙酚A環氧樹脂（環氧 當量為450) 381. 2g，丙二醇甲醚212. 8g和妥爾油酸84g，升溫至80°C，待環氧樹脂溶解後， 加入乙二胺21. 2g和3-二甲氨基丙胺10. 2g，將溫度升至120°C，保溫2小時後降溫至80， 攪拌下，加入冰醋酸20g和去離子水223g，攪拌均勻後，繼續攪拌加入液體雙酚A環氧樹脂 (環氧當量為180) 53. 2g，保溫直到環氧值為0,製得陽離子型水性環氧乳液。此時該水性環 氧乳液固體含量為42重量％，粒徑d9Q = 0. 15 μ m。
[0023] 實施例2
[0024] 在500ml帶有機械攪拌裝置的四口燒瓶中，攪拌下，加入雙酚A環氧樹脂（環氧當 量為450-500) 96. 4g，妥爾油酸28. 4g、丙二醇甲醚55. 4g、乙二胺2. 5g和3-二甲氨基丙胺 3. 8g，將溫度升至120°C，保溫3小時後，測得環氧值為0. 02。降溫至80°C攪拌下，加入冰 醋酸3. 8g和去離子水149. 2g。攪拌均勻後，繼續加入液體雙酚A環氧樹脂（環氧當量為 190) 4. 4g，保溫至環氧值為0,製得陽離子型水性環氧乳液。此時該水性環氧乳液固體含量 為41重量％，粒徑d9(l = 0· 2 μ m。
[0025] 實施例3
[0026] 在2000ml帶有機械攪拌裝置的四口燒瓶中，攪拌下，加入雙酚F環氧樹脂（環氧 當量為450-500) 380. 0g，癸二酸31. 2g，丙二醇甲醚189. 6g，乙二胺10. 8g和3-二甲氨基丙 胺20. 4g，將溫度升至120°C，保溫3小時後。降溫至80°C，攪拌下，加入冰醋酸22. 4g和去 離子水596. 8g。攪拌均勻後，繼續加入液體雙酚A環氧樹脂（環氧當量為190)118. 8g，保 溫至環氧值為0,製得陽離子型水性環氧乳液。此時該水性環氧乳液固體含量為42重量％， 粒徑 d9。= 0· 17 μ m。
[0027] 用上述實施例製備的陽離子型水性環氧乳液製備塗料樣板進行檢測，樣板規格為 150_^7511111^2111111冷軋鋼板，漆膜厚度為40-6(^111。檢測結果見表1 :其中，比較例選用市 售的水性環氧酯塗料。
[0028] 表 1
[0029]
【權利要求】
1. 一種陽離子型水性環氧乳液，其特徵在於：該水性環氧乳液原料的重量百分比組成 如下：20-35重量％的環氧樹脂、3-8重量％的長鏈脂肪酸、1-5重量％的有機胺、5-22重 量％的有機溶劑、1 _3重量％的酸類物質，餘量為去尚子水。
2. 根據權利要求1所述的陽離子型水性環氧乳液，其特徵在於：所述的環氧樹脂為環 氧當量為160-2500的雙酚A環氧樹脂或雙酚F環氧樹脂。
3. 根據權利要求1所述的陽離子型水性環氧乳液，其特徵在於：所述的長鏈脂肪酸為 具有8個碳原子以上的單元脂肪酸或二元脂肪酸中的一種或幾種。
4. 根據權利要求3所述的陽離子型水性環氧乳液，其特徵在於：所述的具有8個碳原 子以上的單元脂肪酸或二元脂肪酸為妥爾油酸、癸酸、月桂酸、癸二酸、二聚酸和硬脂酸中 的一種或幾種。
5. 根據權利要求1所述的陽離子型水性環氧乳液，其特徵在於：所述的有機胺為二乙 醇胺、二乙胺、3-二甲胺基丙胺中的一種或幾種。
6. 根據權利要求1所述的陽離子型水性環氧乳液，其特徵在於：所述的酸類物質為甲 酸、冰醋酸和磷酸中的一種或幾種。
7. 根據權利要求1所述的陽離子型水性環氧乳液，其特徵在於：所述的有機溶劑為丙 二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇丁醚和二乙二醇甲醚中的一種或幾種。
8. 根據權利要求1所述的陽離子型水性環氧乳液的製備方法，其特徵在於該方法包括 如下工藝步驟： 1) 將18-25重量％的環氧當量為160-2500的環氧樹脂、3-8重量％長鏈脂肪酸、1-5重 量％有機胺和5-22重量％有機溶劑在70-130°C下反應2-4小時，進行擴鏈； 2) 第一步反應結束後，降溫至70-90°C，加入1-3重量％的酸進行中和反應，加入餘量 的去離子水稀釋； 3) 添加2-10重量％的環氧當量為160-250的環氧樹脂，並在70-90°C下保溫3-6小時， 得到所述的陽離子型水性環氧乳液。
【文檔編號】C09D163/02GK104193963SQ201410475143
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】姚唯亮, 杜飛飛, 沈春華, 金賢君 申請人:上海塗料有限公司技術中心