由單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚單體合成的水性環氧脂乳液的製作方法

2023-08-01 21:37:51

技術領域：
：本發明涉及水性環氧脂乳液
技術領域：
，具體涉及一種由單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚單體合成的水性環氧脂乳液。
背景技術：
：：環氧樹脂具有粘結性好、固化收縮率低、機械強度高、耐腐蝕性及耐溶劑性良好等優點，在化工、電器、建築、航空等領域有著廣泛的應用。傳統的環氧樹脂多為溶劑型環氧樹脂，溶劑的使用會產生大量的揮發性有機化合物，汙染環境且對人體健康造成不利影響。水性環氧樹脂作為一種環境友好型產品，越來越受到人們關注。環氧脂樹脂具有環氧和醇酸的特性，性能好於醇酸樹脂，但是環氧脂樹脂本身不溶於水，不能直接加水進行乳化，必須在其分子鏈中引入親水的乳化基團或在體系中加入親水親油乳化劑組分。目前，環氧脂樹脂水性化主要包括以下三種方法：機械法、化學改性法和相反轉法。其中化學法製備的水性環氧樹脂乳液中分散相粒子的尺寸很小，約為幾十到幾百個納米，但化學改性法的製備步驟不易控制，產品製備成本高。為了解決這一問題，本公司開發出一種由單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚親水單體合成的水性環氧乳液，利用單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚親水單體結構中所含的異氰酸酯基團能與環氧樹脂結構上的仲羥基反應，形成氨基甲酸酯官能團，從而製得水性環氧樹脂乳液，所得乳液的穩定性好，並且由其形成的塗膜耐水性和耐鹽霧性強。技術實現要素：：本發明所要解決的技術問題在於提供一種無需乳化劑、通過化學改性法使所制乳液質量穩定性好的由單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚單體合成的水性環氧脂乳液。本發明所要解決的技術問題採用以下的技術方案來實現：由單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚單體合成的水性環氧脂乳液，由如下質量百分比的原料製成：所述環氧樹脂的環氧值在0.06-0.2。所述環氧樹脂的分子量在900-1500。所述油酸選自亞油酸、桐油酸中的一種或亞油酸與豆油酸的混合物或桐油酸與豆油酸的混合物。所述水性環氧脂乳液的製備方法為：將環氧樹脂、油酸和二甲苯溶劑的混合物升溫至180-230℃酯化到酸值為3-20，降溫至100-130℃，真空脫二甲苯和水，使樹脂中的質量含水量降低至0.1％以下，繼續降溫至40-80℃，再加入單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚，保溫反應3-6h，反應結束後滴加去離子水，直至相反轉得到穩定的乳液。所述單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚由如下質量百分比的原料製成：2,4-甲苯二異氰酸酯11-20％聚乙二醇單甲醚80-89％；其製備方法為：將2,4-甲苯二異氰酸酯和聚乙二醇單甲醚混合後升溫至40-100℃反應3-10h，自然冷卻至室溫，即得單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚。所述聚乙二醇單甲醚的分子量在400-1500。本發明的有益效果是：(1)所制水性環氧脂乳液的酸值低，酸值為3-20，不易水解，質量穩定性好，乳液粒徑在0.6-1.8um，所形成塗膜的耐水和耐鹽霧性比利用胺中和的水性環氧脂乳液好；(2)所制水性環氧脂乳液的初期乾燥好，voc含量低於利用胺中和的水性環氧脂乳液；(3)利用單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚與環氧樹脂反應並通過相反轉法製備水性環氧脂乳液，單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚結構中的異氰酸酯基團與環氧樹脂結構上的仲羥基反應，從而引入親水基團。具體實施方式：為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。實施例1(1)水性環氧脂乳液由如下質量百分比的原料製成：將環氧樹脂e20和亞油酸的混合物升溫至200℃酯化到酸值為3-20，降溫至120℃，真空脫水，使樹脂中的質量含水量降低至0.1％以下，繼續降溫至70℃，再加入單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚，保溫反應5h，反應結束後滴加去離子水，直至相反轉得到穩定的乳液。(2)單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚由如下質量百分比的原料製成：2,4-甲苯二異氰酸酯20％聚乙二醇單甲醚80％將2,4-甲苯二異氰酸酯和聚乙二醇單甲醚混合後升溫至80℃反應6h，自然冷卻至室溫，即得單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚。實施例2(1)水性環氧脂乳液由如下質量百分比的原料製成：將環氧樹脂604、亞油酸、豆油酸和二甲苯溶劑的混合物升溫至180℃酯化到酸值為3-20，降溫至100℃，真空脫二甲苯和水，使樹脂中的質量含水量降低至0.1％以下，繼續降溫至85℃，再加入單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚，保溫反應4h，反應結束後滴加去離子水，直至相反轉得到穩定的乳液。(2)單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚由如下質量百分比的原料製成：2,4-甲苯二異氰酸酯15％聚乙二醇單甲醚85％將2,4-甲苯二異氰酸酯和聚乙二醇單甲醚混合後升溫至100℃反應5h，自然冷卻至室溫，即得單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚。實施例3(1)水性環氧脂乳液由如下質量百分比的原料製成：將環氧樹脂e20、桐油酸、豆油酸和二甲苯溶劑的混合物升溫至220℃酯化到酸值為3-20，降溫至120℃，真空脫二甲苯和水，使樹脂中的質量含水量降低至0.1％以下，繼續降溫至80℃，再加入單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚，保溫反應4h，反應結束後滴加去離子水，直至相反轉得到穩定的乳液。(2)單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚由如下質量百分比的原料製成：2,4-甲苯二異氰酸酯15％聚乙二醇單甲醚85％將2,4-甲苯二異氰酸酯和聚乙二醇單甲醚混合後升溫至90℃反應5h，自然冷卻至室溫，即得單異氰酸酯聚氧乙烯單甲醚。對照例1水性環氧脂乳液由如下質量百分比的原料製成：將環氧樹脂e20、桐油酸、豆油酸和二甲苯溶劑的混合物升溫至220℃酯化到酸值為3-20，降溫至150℃，再加入順丁烯二酸酐酯化至酸值為50-60，繼續降溫到100℃真空脫二甲苯和水，使樹脂中的質量含水量降低至0.1％以下，繼續降溫至80℃，經三乙胺中和後加去離子水，得到水性環氧脂乳液。實施例4分別將實施例1、實施例2、實施例3、對照例1所制水性環氧脂樹脂乳液在4000r/min轉速下離心30min，觀察乳液是否分層，測定酸值和voc含量；並分別將實施例1、實施例2、實施例3、對照例1所制水性環氧樹脂乳液與市售胺固化劑h330製備清漆塗膜，養護一周後依照我國國標gb/t22374-2008、gb/t1771-2007測試塗膜的耐水性和耐鹽霧性，結果如表1所示。表1乳液穩定性和塗膜耐水性、耐鹽霧性試驗結果組別清液高度酸值voc含量耐水時間/h耐鹽霧時間/h實施例1＜1mm3-2010-15240240實施例2＜1mm3-2010-15360288實施例3＜1mm3-2010-15240192對照例1＞2mm50-6020-25168120以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。當前第1頁12