一種環氧樹脂微粒子、分散液及其製備方法

2023-12-09 07:57:56

專利名稱：一種環氧樹脂微粒子、分散液及其製備方法
技術領域：
本發明屬於高分子技術領域，具體涉及一種具有長期分散穩定特性的環 氧樹脂微粒子及其製備方法。
背景技術：
環氧樹脂具有優異的性能，如附著力高、硬度高、耐磨性好等優點，已 在工業上獲得廣泛的應用，但環氧樹脂在應用時往往需要使用溶劑，這會對 環境造成嚴重汙染。隨著人們環境保護意識的增強，具有長期分散穩定特性 的環氧粒子水分散液越來越受到該領域科研工作者的重視，近年來已成為熱 門的研究方向，在塗料、粘合劑、精細化工助劑等多個領域獲得廣泛應用。
目前，國內外製備環氧樹脂微粒子水分散液的方法主要有兩種，即直接外 乳化法和化學改性再乳化法。直接外乳化法指的是環氧樹脂在添加表面活性 劑的情況下，通過直接乳化或相反轉法製備而成。化學改性再乳化法指的是 環氧樹脂先經化學反應改性，引進親水性基團，然後再通過乳化或相反轉法 製備而成。表面活性劑又分為離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑。非 離子表面活性劑是一種在水中不離解成離子狀態的兩親結構的化合物。正是 非離子表面活性劑具有在水中不電離的特點，決定它在某些方面較離子型表 面活性劑優越，如在水中和有機溶劑中都有較好的溶解性，在溶液中穩定性 高，不易受強電解質無機鹽和酸、鹼的影響。另外，由於它具有分散、乳化、 泡沫、潤溼、增容等多種性能，因此在很多領域中都有重要用途。專利
CN101117390A報導了一種水性環氧乳液的方法，該分散乳液是由環氧樹脂和 表面活性劑反應，通過相反轉技術製備。該專利得到的環氧樹脂微粒子平均 粒徑偏大。專利CN1911920A報導了 2-氨基乙磺酸改性水性環氧樹脂及其制
備方法和由該水性環氧樹脂製備的水性環氧乳液，該發明製備的水性環氧乳 液具有粒子較細，乳液穩定性較高，但其環氧樹脂粒度分布很寬。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有長期分散穩定特性的、平均粒子直徑為
50-400nm的環氧樹脂微粒子。
本發明的另一目的是提供一種上述環氧樹脂微粒子的分散液。 本發明還有一個目的是提供上述環氧樹脂分散液的製備方法。 本發明的目的可以通過以下措施達到
一種環氧樹脂微粒子，該微粒子由環環氧樹脂在固化劑的作用下固化而 成，其平均粒徑為50-400nm。
一種環氧樹脂微粒子的分散液，該分散液由上述環氧樹脂微粒子、表面 活性劑、固化劑和水組成。其中表面活性劑的質量為環氧樹脂微粒子的 10-50wt%，固化劑為環氧樹脂微粒子的5-20wt%，水為環氧樹脂微粒子的 100-300wt%;優選為表面活性劑10-30wt%，固化劑為6-15wt%，水 150-200wt%。
一種環氧樹脂微粒子的分散液的製備方法，包括如下步驟先將環氧樹 脂和表面活性劑混合，升溫並攪拌使之反應，然後調整攪拌速度，加入去離 子水反應後，生成環氧樹脂乳液，再加入固化劑攪拌，進行固化反應即得到 環氧樹脂微粒子分散液。
本發明的固化劑選自哌嗪、肼、己二酸二醯肼、二乙烯三胺、三乙烯四 胺、雙(4-氨基環乙基)、二氨基二苯基楓或二氨基二苯基甲烷中的一種或 幾種。
本發明的表面活性劑是指聚氧乙烯醚或其衍生物，優選具有如下結構
其中，R是d-2。的垸基，n是5-50的整數。相對於環氧樹脂微粒子的總含量， 表面活性劑的含量在10%-50%之間。
在製備方法中，各步的反應溫度均為35-50°C;環氧樹脂和表面活性劑混合時攪拌速度為300 350rpm，加入去離子水前將攪拌速度調整為400 700rpm，固化反應時的攪拌速度為300 350rpm。
一種具體的製備方法，包括如下步驟在反應容器中加入環氧樹脂和表 面活性劑，升溫到4(TC後攪拌，攪拌速度為320rpm，反應20分鐘後，調整 攪拌速度到400 700rpm，加入去離子水。反應10 20分鐘後，再加入去離 子水，反應10 20分鐘後，第三次加入去離子水；反應10 20分鐘後，加 入固化劑(如哌嗪、肼、己二酸二醯肼、二乙烯三胺、三乙烯四胺、雙(4-氨基環乙基)、二氨基二苯基楓或二氨基二苯基甲烷等)的水溶液，在4(TC 下，300 350rpm攪拌固化即得到環氧樹脂微粒子的水分散液。其中各組份
按重量份計為環氧樹脂100份；表面活性劑10-50份；每次加入的去離 子水量10 50份；固化劑水溶液80 150份。優選範圍表面活性劑10-30 份；每次加入去離子水量20-30份；固化劑水溶液100-120份。
本發明採用聚氧乙烯醚及其衍生物作為環氧樹脂的表面活性劑，由於其
具有更合適的HLB值(親水疏水平衡值)，通過與環氧樹脂微粒子之間的相互 作用，使得獲得的水分散液具有長期分散穩定特性，可在塗料、粘合劑、精 細化工助劑等領域獲得廣泛應用。本發明所得的環氧樹脂微粒子粒度小且粒 徑分布窄，從而粒子具有比表面積大，吸附能力強，與其他物質的反應活性 強，接觸面積大等優點。


圖1為本發明實施例3得到的環氧樹脂微粒子的掃描電鏡照片。 圖2為本發明實施例3得到的環氧樹脂微粒子保存半年後的粒徑分布圖。 測試儀器為Microtrac S3500 Particle Size Analyzer (NIKKISO Company, J鄰an) 0
圖3為本發明實施例2得到的環氧樹脂微粒子的掃描電鏡照片。
圖4為本發明實施例2得到的環氧樹脂微粒子保存半年後的粒徑分布圖。
測試儀器同圖2。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明做進一步詳細的介紹，但本發明的實施方式不限 於此。
實施例l
將IOO重量份環氧樹脂和IO重量份聚氧乙烯醚表面活性劑加入到反應容 器中，在40。C攪拌，攪拌速度為320rpm。反應20分鐘後，調整攪拌速度到 600rpm，加入20重量份去離子水。反應10分鐘後，再加入20重量份去離子 水；反應10分鐘後，第三次加入20重量份去離子水；反應10分鐘後，加入 由14重量份哌嗪和111. 6重量份去離子水構成的固化劑水溶液。在4(TC下， 320rpm攪拌固化24小時即得到環氧微粒子分散液，其粒子的平均粒徑為 350nm。
實施例2
將100重量份環氧樹脂和10重量份聚氧乙烯醚表面活性劑加入到反應容 器中，在4(TC攪拌，攪拌速度320rpm。反應20分鐘後，調整攪拌速度到 700rpm，加入20重量份去離子水。反應10分鐘後，再加入20重量份去離子 水；反應10分鐘後，第三次加入20重量份去離子水；反應10分鐘後，加入 由14重量份哌嗪和111.6重量份去離子水構成的固化劑水溶液。在4(TC下， 320rpm攪拌固化24小時即得到環氧微粒子分散液，其粒子的平均粒徑為 300nm。將得到的環氧微粒子分散液保存半年後，檢測其粒徑分布，結果如圖 4所示，從圖中可以看出，經過半年的保存該粒子依然具有粒度小且粒徑分 布窄的特性，該水分散液具有長期分散穩定性。
實施例3
將IOO重量份環氧樹脂和16重量份聚氧乙烯醚表面活性劑加入到反應容 器中，在4CTC攪拌，攪拌速度320rpm。反應20分鐘後，調整攪拌速度到
7500rpm，加入20重量份去離子水。反應10分鐘後，再加入20重量份去離子 水；反應10分鐘後，第三次加入20重量份去離子水；反應10分鐘後，加入 由14重量份哌嗪和111.6重量份去離子水構成的固化劑水溶液。在4(TC下， 320rpm攪拌固化24小時即得到環氧微粒子分散液，其粒子的平均粒徑為 200nm。將得到的環氧微粒子分散液保存半年後，檢測其粒徑分布，結果如圖 2所示，從圖中可以看出，經過半年的保存該粒子依然具有粒度小且粒徑分 布窄的特性，該水分散液具有長期分散穩定性。
實施例4
將100重量份環氧樹脂和16重量份聚氧乙烯醚表面活性劑加入到反應容 器中，在4(TC攪拌，攪拌速度320rpm。反應20分鐘後，調整攪拌速度到 550rpm，加入20重量份去離子水。反應10分鐘後，再加入20重量份去離子 水；反應10分鐘後，第三次加入20重量份去離子水；反應10分鐘後，加入 由14重量份哌嗪和111. 6重量份去離子水構成的固化劑水溶液。在4(TC下， 320rpm攪拌固化24小時即得到環氧微粒子分散液，其粒子的平均粒徑為 190體。
實施例5
將IOO重量份環氧樹脂和25重量份聚氧乙烯醚表面活性劑加入到反應容 器中，在4(TC攪拌，攪拌速度320rpm。反應20分鐘後，調整攪拌速度到 400rpm，加入20重量份去離子水。反應10分鐘後，再加入20重量份去離子 水；反應10分鐘後，第三次加入20重量份去離子水；反應10分鐘後，加入 由14重量份哌嗪和111. 6重量份去離子水構成的固化劑水溶液。在40'C下， 320rpm攪拌固化24小時即得到環氧微粒子分散液，其粒子的平均粒徑為 230腿。
8實施例6
將100重量份環氧樹脂和25重量份聚氧乙烯醚表面活性劑加入到反應容 器中，在4(TC攪拌，攪拌速度320rpm。反應20分鐘後，調整攪拌速度到 450rpm，加入20重量份去離子水。反應10分鐘後，再加入20重量份去離子 水；反應10分鐘後，第三次加入20重量份去離子水；反應10分鐘後，加入 由14重量份哌嗪和111. 6重量份去離子水構成的固化劑水溶液。在4(TC下， 320rpm攪拌固化24小時即得到環氧微粒子分散液，其粒子的平均粒徑為 210nm。
實施例7
將100重量份環氧樹脂和40重量份聚氧乙烯醚表面活性劑加入到反應容 器中，在4(TC攪拌，攪拌速度320rpm。反應20分鐘後，調整攪拌速度到 550rpm，加入20重量份去離子水。反應10分鐘後，再加入20重量份去離子 水；反應10分鐘後，第三次加入20重量份去離子水；反應10分鐘後，加入 由14重量份哌嗪和111. 6重量份去離子水構成的固化劑水溶液。在4(TC下， 320rpm攪拌固化24小時即得到環氧微粒子分散液，其粒子的平均粒徑為 190nm。
實施例8
將100重量份環氧樹脂和40重量份聚氧乙烯醚表面活性劑加入到反應容 器中，在4CTC攪拌，攪拌速度320rpm。反應20分鐘後，調整攪拌速度到 550rpm，加入20重量份去離子水。反應10分鐘後，再加入20重量份去離子 水；反應10分鐘後，第三次加入20重量份去離子水；反應10分鐘後，加入 由6重量份肼和120重量份去離子水構成的固化劑水溶液。在4(TC下，320rpm 攪拌固化24小時即得到環氧微粒子分散液，其粒子的平均粒徑為200nm。
9
權利要求
1、一種環氧樹脂微粒子，其特徵是，該微粒子由環氧樹脂在固化劑的作用下固化而成，其平均粒徑為50-400nm。
2、 根據權利要求1所述的環氧樹脂微粒子，其特徵是，所述的固化劑選自哌嗪、肼、己二酸二醯肼、二乙烯三胺、三乙烯四胺、雙(4-氨基環乙基)、二氨基二苯基楓或二氨基二苯基甲烷中的一種或幾種。
3、 一種環氧樹脂微粒子的分散液，其特徵是，該分散液由權利要求l所述的環氧樹脂微粒子、表面活性劑、固化劑和水組成。
4、 根據權利要求3所述的環氧樹脂微粒子的分散液，其特徵是，所述的表面活性劑是指聚氧乙烯醚或其衍生物。
5、 根據權利要求4所述的環氧樹脂微粒子的分散液，其特徵是，所述的表面活性劑具有如下結構其中，R是Cw。的烷基，n是5-50的整數。
6、 根據權利要求3所述的分散液，其特徵是,所述的固化劑是哌嗪、肼、己二酸二醯肼、二乙烯三胺、三乙烯四胺、雙(4-氨基環乙基)、二氨基二苯基楓、二氨基二苯基甲烷中的一種或幾種。
7、 一種環氧樹脂微粒子的分散液的製備方法，其特徵是，包括如下步驟:先將環氧樹脂和表面活性劑混合，升溫並攪拌使之反應，然後調整攪拌速度，加入去離子水反應後，生成環氧樹脂乳液，再加入固化劑攪拌，進行固化反應即得到環氧樹脂微粒子分散液。
8、 根據權利要求7所述的環氧樹脂微粒子的分散液的製備方法，其特徵是，反應溫度為35-5(TC。
9、 根據權利要求7所述的環氧樹脂微粒子的分散液的製備方法，其特徵是，環氧樹脂和表面活性劑混合時攪拌速度為300 350rpm，加入去離子水前將攪拌速度調整為400 700rpm,固化反應時的攪拌速度為300 350rpm。
全文摘要
本發明公開了一種環氧樹脂微粒子，該微粒子由環氧樹脂在固化劑的作用下固化而成，其平均粒徑為50-400nm。本發明還公開了一種由環氧樹脂微粒子、表面活性劑、固化劑和水組成的環氧樹脂微粒子的分散液。本發明還公開了一種環氧樹脂微粒子的分散液的製備方法。本發明採用聚氧乙烯醚及其衍生物作為環氧樹脂的表面活性劑，由於其具有更合適的HLB值(親水疏水平衡值)，通過與環氧樹脂微粒子之間的相互作用，使得獲得的水分散液具有長期分散穩定特性，可在塗料、粘合劑、精細化工助劑等領域獲得廣泛應用。本發明所得的環氧樹脂微粒子粒度小且粒徑分布窄。
文檔編號C08L63/00GK101659781SQ200810124620
公開日2010年3月3日 申請日期2008年8月27日 優先權日2008年8月27日
發明者倪孝威, 剛 吳, 輝 沈, 榕 陸 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司