水溶性自固化環氧樹脂及製備方法
2023-05-20 13:01:11
水溶性自固化環氧樹脂及製備方法
【專利摘要】本發明提供的一種水溶性自固化環氧樹脂是以海因環氧樹脂和有機鈦螯合物為原料製備，具體步驟：配製一定濃度的海因環氧樹脂水溶液，將一定量的海因環氧樹脂水溶液和有機鈦螯合物混合，在一定溫度下攪拌一段時間，冷卻後即可得到水溶性自固化環氧樹脂。海因環氧樹脂和有機鈦螯合物的質量比為：2～10:1。本發明的效果是用海因環氧樹脂和有機鈦螯合物在加熱條件下攪拌混合即可製備出水溶性自固化環氧樹脂。海因環氧樹脂應用時需外加固化劑才可固化，本發明製備的水溶性自固化環氧樹脂不但能完全溶於水中，可在加熱條件下自固化，無需外加固化劑，而且這種自固化環氧樹脂的固化膜具有優異的物理機械性能和耐有機溶劑性能，本發明為高效製備水溶性自固化環氧樹脂提供了一種很簡單易行的方法。
【專利說明】水溶性自固化環氧樹脂及製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種水溶性自固化環氧樹脂及製備方法。
【背景技術】
[0002] 環氧樹脂固化物具有優良的粘結性、耐熱性、耐化學藥品性、電絕緣性及機械性 能，是目前世界上最為廣泛、最為重要的防腐塗料之一（Sorensen P A，Kiil S, Johansen K D, et al. Anticorrosive coatings: a review[J]. Journal of Coatings Technology and Research, 2009, 6 (2) :135-176.)。溶劑型環氧樹脂塗料中含有大量可揮發性有 機化合物（V0C)，造成很大環境汙染，嚴重危害人類健康。而水性環氧樹脂塗料是以 水作溶劑或分散介質，具有低V0C排量、低可燃性、低毒等優點，符合現代社會生態環 境的高要求，逐漸成為近年來研究的熱點（Elmore J D, Kincaid D S, Komar P C，et al.Waterborne epoxy protective coatings for metal[J]. Journal of Coatings Technology, 2002, 74(9) :63-72.)。水性樹脂塗料大體可分為水分散性和水溶性兩大類， 而水分散性環氧樹脂固化膜的耐化學品性能較溶劑型環氧樹脂固化膜差。Wegmann等人 (ffegmann A. Chemical resistance of waterborne epoxy/amine coatings[J]. Progress in Organic Coatings, 1997, 32(1-4) :231-239.)經研究發現，由於水分散性環氧樹脂體系 是水乳液體系，固化不完全導致成膜不均勻是其耐化學品性能較差的主要原因。水溶性環 氧樹脂體系為分子級分散狀的真溶液，是均相體系，類似於溶劑型環氧樹脂體系的特徵，成 膜結構均勻、緻密。水溶性環氧樹脂塗料體系中不含乳化劑或離子基團，穩定性好，能真正 達到零V0C排放，是綠色環保塗料，非常具有研發的必要。
[0003] 海因環氧樹脂是由海因或其衍生物經縮水甘油化而得到的含有五元二氮雜環的 新型特種水溶性環氧樹脂。海因環氧樹脂除了具有良好的電絕緣性能、耐熱性、耐化學品 性、耐磨性等優點外，還有具有耐候性好、阻燃性好和粘度低等優異的性能，已廣泛用於電 子封裝材料、阻燃材料、絕緣材料、材料抗菌劑、防汙塗料等，而海因環氧樹脂在這些領域應 用時，需要外加固化進行固化。區別於外加固化劑進行水溶性海因環氧樹脂的固化，本發明 提出一種水溶性自固化環氧樹脂及其製備方法，以期應用於防腐塗料領域。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在於提供一種水溶性自固化環氧樹脂及製備方法，以利於該水溶性 自固化環氧樹脂能夠溶於水中，且在一定溫度下能自固化，無需外加固化劑，固化物具有優 異的物理機械性能和耐化學品性能。
[0005] 本發明提供的一種水溶性自固化環氧樹脂是以海因環氧樹脂和有機鈦螯合物為 原料製備，具體步驟：配製一定濃度的海因環氧樹脂水溶液，將一定量的海因環氧樹脂水溶 液和有機鈦螯合物混合，在一定溫度下攪拌一段時間，冷卻後即可得到水溶性自固化環氧 樹脂。海因環氧樹脂和有機鈦螯合物的質量比為：2?10:1。
[0006] 本發明的效果是用海因環氧樹脂和有機鈦螯合物在加熱條件下攪拌混合即可制 備出水溶性自固化環氧樹脂。海因環氧樹脂應用時需外加固化劑才可固化，而本發明製備 的水溶性自固化環氧樹脂不但能完全溶於水中，可在加熱條件下自固化，無需外加固化劑， 而且這種自固化環氧樹脂的固化膜具有優異的物理機械性能和耐有機溶劑性能，本發明為 高效製備水溶性自固化環氧樹脂提供了一種很簡單易行的方法。
【具體實施方式】
[0007] 結合實施例對本發明的水溶性自固化環氧樹脂及製備方法加以說明。
[0008] 實施例1
[0009] 將18g的海因環氧樹脂溶於12g蒸餾水中配製濃度為60%的海因環氧樹脂水溶 液，將上述海因環氧樹脂水溶液加入燒杯中，在磁力攪拌下按照海因環氧樹脂和有機鈦螯 合物的質量比為5:1加入3. 6g二（三乙醇胺）鈦酸二異丙酯，在30°C水浴中攪拌0.5h，冷 卻後即可得到水溶性自固化環氧樹脂。
[0010] 實施例2
[0011] 將9g的海因環氧樹脂溶於21g蒸餾水中配製濃度為30%的海因環氧樹脂水溶液， 將上述海因環氧樹脂水溶液加入燒杯中，在磁力攪拌下按照海因環氧樹脂和有機鈦螯合物 的質量比為2:1加入4. 5g二（三乙醇胺）鈦酸二異丙酯，在90°C水浴中攪拌3h，冷卻後即 可得到水溶性自固化海氧樹脂。
[0012] 實施例3
[0013] 將24g的海因環氧樹脂溶於6g蒸餾水中配製濃度為80%的海因環氧樹脂水溶液， 將上述海因環氧樹脂水溶液加入燒杯中，在磁力攪拌下按照海因環氧樹脂和有機鈦螯合物 的質量比為10:1加入2. 4g二（三乙醇胺）鈦酸二異丙酯，在40°C水浴中攪拌lh，冷卻後 即可得到水溶性自固化環氧樹脂。
[0014] 實施例4
[0015] 將18g的海因環氧樹脂溶於12g蒸餾水中配製濃度為60%的海因環氧樹脂水溶 液，將上述海因環氧樹脂水溶液加入燒杯中，在磁力攪拌下按照海因環氧樹脂和有機鈦螯 合物的質量比為5:1加入3. 6g二（二乙醇胺）鈦酸二異丙酯，在30°C水浴中攪拌0.5h，冷 卻後即可得到水溶性自固化環氧樹脂。
[0016] 實施例5
[0017] 將18g的海因環氧樹脂溶於12g蒸餾水中配製濃度為60%的海因環氧樹脂水溶 液，將上述海因環氧樹脂水溶液加入燒杯中，在磁力攪拌下按照海因環氧樹脂和有機鈦螯 合物的質量比為5:1加入3. 6g螯合型乳酸鈦酸酯，在30°C水浴中攪拌0. 5h，冷卻後即可得 到水溶性自固化環氧樹脂。
[0018] 以上五種方法都能得到水溶性自固化環氧樹脂。依國家標準對實施例1合成的水 溶性自固化環氧樹脂進行機械物理性能，結果如表1所示，固化膜具有優異的各項物理機 械性能。用浸漬法對固化膜的耐化學品性能進行表徵，將固化膜分別浸漬在甲苯、丙酮、乙 醇、柴油和二甲苯等有機溶劑中，於室溫下放置3個月，觀察固化膜有無起泡、開裂及破壞 等異常變化，結果如表2所示。
[0019] 表1.水溶性自固化環氧樹脂固化膜的物理機械性能
[0020]
【權利要求】
1. 一種水溶性自固化環氧樹脂，其特徵是：該環氧樹脂的成分包括海因環氧樹脂和有 機鈦螯合物，所述的海因環氧樹脂和有機鈦螯合物的質量比為：2?10:1。
2. 根據權利要求1所述的水溶性自固化環氧樹脂，其特徵是：所述水溶性自固化環氧 樹脂物理機械性能指標是：附著力為1級、柔韌性為 50kg. cm、鉛筆硬 度為2H。
3. -種權利要求1所述的水溶性自固化環氧樹脂的製備方法，該方法包括以下步驟： ① 配製質量濃度為30 %?80 %的海因環氧樹脂水溶液，將上述海因環氧樹脂水溶液 加入燒杯中； ② 在磁力攪拌下按照所述海因環氧樹脂和有機鈦螯合物的質量比向上述海因環氧樹 脂中加入一定量的有機鈦螯合物； ③ 將上述混合物在30°C?90°C水浴中攪拌0. 5h?3h ; ④ 室溫冷卻，得到水溶性自固化環氧樹脂。
4. 根據權利要求3所述的製備方法，其特徵是：所述的有機鈦螯合物為二（三乙醇胺） 鈦酸二異丙酯或二（二乙醇胺）鈦酸二異丙酯或螯合型乳酸鈦酸酯水溶性有機鈦螯合物。
【文檔編號】C08G59/70GK104231233SQ201410503428
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】唐功文, 閆志山, 黃鑫 申請人:天津市中海科技實業總公司