一種不含稀釋劑的自乳化水性環氧樹脂乳液及其製備方法
2023-12-06 02:30:26 2
專利名稱：一種不含稀釋劑的自乳化水性環氧樹脂乳液及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高性能的高分子水乳液及其製備方法，特別是一種不含稀釋劑的 自乳化水性環氧樹脂乳液及其製備方法，該乳液可用作水性塗料，以及澆鑄成型材料、層壓 材料和半導體密封導電膠等複合材料。
背景技術：
環氧樹脂具有優異的基材附著力，優良的物理力學性能、機械性能、電絕緣性能、 耐化學藥品性能和粘接性能，廣泛用作塗料、修補砂漿、電子材料澆鑄、模壓材料、層壓材 料、複合材料基體、膠黏劑等各個方面，用途非常廣泛。但是，由於常用的環氧樹脂難溶於 水，而且往往粘度較大，需要加入醇類、酮類及芳烴類等有機溶劑進行溶解，或者加入烷基 或芳基縮水甘油醚類活性稀釋劑進行稀釋，降低粘度後才能進行使用。但這兩種方法都存 在缺陷，有機溶劑大多具可揮發性，這些可揮發性有機化合物(VOC)給環境造成嚴重汙染 並危害人體健康。而活性稀釋劑雖然能參與固化反應，環境汙染較小，但卻在一定程度上降 低了固化產物的機械性能和熱性能。因此，在不使用稀釋劑的前提下，將環氧樹脂水性化， 製成乳液將是一種很具應用前景的技術方法。目前，製備環氧樹脂乳液主要有三種方法機械法、相反轉法和自乳化法。前兩種 方法主要是依靠外加乳化劑對環氧樹脂進行乳化，優點是操作簡單，但對生產設備要求較 高(需高速分散設備)，而且製得的粒徑較大，儲存穩定性及應用性能都不理想。自乳化法 又稱化學改性法，是通過對環氧樹脂分子進行改性，將離子基團或極性基團引入到環氧樹 脂分子的非極性鏈上，使它成為親水親油的兩親性聚合物。當這種改性聚合物加水乳化時， 由於同種電荷排斥原理，只要滿足一定的動力學條件，就可形成穩定的水性環氧樹脂乳液。 自乳化法製備步驟多，但製得的粒徑較小，乳液穩定性好，更具有實際意義。美國專利US4315044公開了通過雙酚A型環氧樹脂、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，於155 160°C高溫反應，合成自乳化環氧。缺點是制 備工藝複雜，催化劑昂貴，實際生產有很大困難。美國專利US5655605介紹了將聚醚胺Jeffamine 2000接入以季戊四醇為中心的 多環氧聚合物中，形成自乳化的水性環氧樹脂的方法。其優點是該樹脂交聯密度較高，但缺 點在於所述的環氧樹脂不是雙酚A型，故防腐能力不如雙酚A型。美國專利US5750595提出的方法是，利用聚乙二醇單甲醚與聚氨酯單體反應，通 過鹽酸處理，使殘留的NCO基團還原成NH2基團，再與雙酚A型環氧樹脂接枝，形成自乳化 水性環氧樹脂。該發明的缺點在於製備工藝複雜，不易大規模生產。中國發明專利CN1415680A公開了環氧樹脂環氧樹脂乳液由環氧樹脂經反應性乳 化劑乳化製備獲得，反應性乳化劑是由環氧樹脂與具有表面活性的聚醚二元醇在路易斯酸 催化下反應生成的。缺點在於路易斯酸不能從反應產物中提出，留在反應性乳化劑中，會帶 到乳液和塗料漆膜中，從而影響應用性能。中國發明專利CN1621425A公開了一種自乳化水性環氧乳液是由含烯基的三甲基矽烷和八烷基環四矽氧烷組成的有機矽混合單體與丙烯酸單體聚合得到的聚合中間體、環 氧樹脂以及丙烯酸單體進行乳液共聚而成，該自乳化水性環氧乳液膠粒粒徑均勻，穩定性 好。但缺點在於步驟較多，涉及的組分較多，工藝較複雜。中國發明專利CN101117390A，CN101037564A和CN1891772A雖然採取的乳化劑各 不相同，製備方法也有差別，但都使用了縮水甘油醚類稀釋劑，這在一定程度上影響了固化 產物的性能。
發明內容
為了解決上述存在的技術問題，本發明的一個目的是提供一種不含稀釋劑的，乳 化穩定性好，固化成膜性能優異，工藝簡單，適用於工業生產的自乳化水性環氧樹脂乳液。本發明的另一個目的是提供上述的環氧樹脂乳液的製備方法。一種不含稀釋劑的自乳化水性環氧樹脂乳液，該乳液按重量百分比由以下的組分 製備獲得水分散介質30% 80%改性混合環氧樹脂20% 70%其中所述的改性混合環氧樹脂按重量百分比由以下的組分製備獲得雙酚A型環氧樹脂10% 80%雙酚F型環氧樹脂5% 70%聚醚胺10% 75%所述雙酚A型環氧樹脂由一種或數種環氧值> 0. 33的液態雙酚A型環氧樹脂組 成；所述雙酚F型環氧樹脂由一種或數種液態雙酚F型環氧樹脂組成；所述水分散介質為 水；所述聚醚胺的分子結構式如通式(1)表示
權利要求
一種不含稀釋劑的自乳化水性環氧樹脂乳液，其特徵在於該乳液按重量百分比由以下的組分製備獲得水分散介質 30％～80％改性混合環氧樹脂20％～70％其中所述的改性混合環氧樹脂按重量百分比由以下的組分製備獲得雙酚A型環氧樹脂10％～80％雙酚F型環氧樹脂5％～70％聚醚胺 10％～75％所述雙酚A型環氧樹脂由一種或數種環氧值≥0.33的液態雙酚A型環氧樹脂組成；所述雙酚F型環氧樹脂由一種或數種液態雙酚F型環氧樹脂組成；所述水分散介質為水；所述聚醚胺的分子結構式如通式(1)表示式中R表示氫原子或甲基，x≥0，y≥0，x+y＝8～80。FSA00000254846600011.tif
2.—種權利要求1所述環氧樹脂乳液的製備方法，其特徵在於該方法包括以下具體步驟(1)將至少一種雙酚A型環氧樹脂和至少一種雙酚F型環氧樹脂充分攪拌共混，得到混 合環氧樹脂；(2)往混合環氧樹脂中加入聚醚胺，在20 110°C條件下發生開環反應，反應時間為 0. 5 8h，生成改性混合環氧樹脂；(3)在攪拌條件下，向步驟(2)產物中滴加水，在0 75°C條件下通過自乳化反應得到 該環氧樹脂乳液；其中步驟(2)中的雙酚A型環氧樹脂佔改性混合環氧樹脂重量的百分比為10% 80%，雙酚F型環氧樹脂佔改性混合環氧樹脂重量的百分比為5% 70%，聚醚胺佔改性 混合環氧樹脂重量的百分比為10% 75% ；步驟(3)中的水分散介質佔水性環氧樹脂乳 液重量的百分比為30% 80% ；改性混合環氧樹脂佔水性環氧樹脂乳液重量的百分比為 20% 70%。
全文摘要
本發明涉及一種不含稀釋劑的自乳化水性環氧樹脂乳液及其製備方法，其乳液是由雙酚A型環氧樹脂與雙酚F型環氧樹脂共混後和聚醚胺反應製備獲得。具體步驟是(1)將至少一種雙酚A型環氧樹脂和至少一種雙酚F型環氧樹脂充分攪拌共混，得到混合環氧樹脂；(2)往混合環氧樹脂中加入聚醚胺，在一定溫度下發生開環反應，生成改性混合環氧樹脂；(3)在攪拌條件下，向步驟(2)產物中滴加水，通過自乳化反應得到水性環氧樹脂乳液。本發明方法簡單實用，可大規模工業生產；所得到的水性環氧樹脂乳液，具有粒子細膩均勻，儲存穩定性高，固化成膜機械性能優良等特點，在塗料、變壓器等鑄塑及澆鑄成型複合材料領域具有廣泛的應用前景。
文檔編號C08L87/00GK101955589SQ201010271078
公開日2011年1月26日 申請日期2010年8月31日 優先權日2010年8月31日
發明者傅樂峰, 王非, 鄭柏存 申請人:上海三瑞化學有限公司