一種陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種陽(yáng)離子型的水性環(huán)氧乳液。該水性環(huán)氧乳液原料的重量百分比組成如下：20-35重量％的環(huán)氧樹(shù)脂、3-8重量％的長(zhǎng)鏈脂肪酸、1-5重量％的有機(jī)胺、5-22重量％的有機(jī)溶劑、1-3重量％的酸類物質(zhì)，余量為去離子水。本發(fā)明將環(huán)氧當(dāng)量為160-2500的環(huán)氧樹(shù)脂在70-130℃的條件下用有機(jī)胺和長(zhǎng)鏈脂肪酸進(jìn)行反應(yīng)，增加其分子量，第一步反應(yīng)完成后，加入酸中和，并用去離子水稀釋；添加剩余的液體環(huán)氧樹(shù)脂，繼續(xù)在70-90℃下保溫3-4小時(shí)后得到陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液。本發(fā)明的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液具有附著力強(qiáng)、表干時(shí)間短、漆膜耐腐蝕性好和漆膜鉛筆硬度高等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種常溫自干型的水性漆用成膜物質(zhì)的制備方法，具體地說(shuō)，涉及一 種陽(yáng)離子型的水性環(huán)氧乳液。屬于涂料化工【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 水性涂料技術(shù)的平均增長(zhǎng)率正在超過(guò)傳統(tǒng)的溶劑型涂料，越來(lái)越多的成功應(yīng)用案 例也證明，即使在惡劣的環(huán)境條件下，水性涂料也可為鋼材提供良好的防腐蝕性能。另外， 水性涂料的干燥、復(fù)涂時(shí)間短，保險(xiǎn)費(fèi)用低，無(wú)稀釋劑成本，停工時(shí)間短，使用較少的涂層和 產(chǎn)生較少溶劑，所以它的優(yōu)點(diǎn)是涂料的高性能以及高效施工帶來(lái)的低成本。
[0003] 有一類自干型單組份防銹漆，它有施工方便，儲(chǔ)存期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)制造領(lǐng)域內(nèi) 很受歡迎?？梢杂米魉詥谓M份防銹漆的基料有，水性環(huán)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(shí)際使用中，存在著漆膜耐水性不理想或者硬度不高 等缺點(diǎn)，雖然有些水性雙組份涂料可以彌補(bǔ)水性單組份在性能上的缺陷，但畢竟使用起來(lái) 有一定的局限性，在施工時(shí)要時(shí)刻注意涂料的使用時(shí)間，而目前的技術(shù)無(wú)法使雙組份水性 涂料的使用壽命達(dá)到溶劑型的水平。因此市場(chǎng)迫切需求一種性能良好的單組份水性基料， 用于提供具有更好的耐水性和硬度的膜漆。
[0004] 環(huán)氧樹(shù)脂因其良好的性能而被廣泛應(yīng)用于防護(hù)涂料中，可以用作單組份涂料的環(huán) 氧基料往往分子量很大，要求溶劑稀釋量很多，雖然有著干燥快，耐水性好等優(yōu)點(diǎn)，但其中 含有大量的揮發(fā)物，使用時(shí)造成對(duì)環(huán)境的污染。將大分子或超大分子量的環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行水 性化制成水性涂料，不僅可以保留該樹(shù)脂的特性，也可以大大降低V0C的排放。常規(guī)的大分 子環(huán)氧水性化的技術(shù)路線主要通過(guò)丙烯酸接枝并用胺中和來(lái)獲得，但此方法得到的水性環(huán) 氧樹(shù)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(huán)氧/胺固化涂料體系，被認(rèn)為是最佳的防腐蝕成膜物質(zhì)，雖然目 前已有水性的雙組份環(huán)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(huán)氧/胺體系既可以保留雙組份體系優(yōu)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(huán)氧/胺加成物必須達(dá)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，造成后期使用不便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明通過(guò)配方和工藝上的創(chuàng)新，很好的解決了上述問(wèn)題，首先利用環(huán)氧與胺固 化劑進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)得到一定分子量的環(huán)氧/胺加成物，并用酸去中和獲得水性化；然后將 其分散于水中，降低體系粘度，再添加環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行擴(kuò)鏈得到分子量足夠大的成膜物質(zhì)。此 方法不僅避免了過(guò)去大分子環(huán)氧樹(shù)脂水性化時(shí)留有的羧基對(duì)漆膜帶來(lái)的不利影響，同時(shí)也 巧妙的將環(huán)氧/胺加成物體系水性化，為水性單組份防銹乳液帶來(lái)一種性能優(yōu)異的成膜物 質(zhì)。
[0007] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，這種陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液的原料的重量百分比組成如 下：20-35重量％的環(huán)氧樹(shù)脂、3-8重量％的長(zhǎng)鏈脂肪酸、1-5重量％的有機(jī)胺、5-22重量％ 的有機(jī)溶劑、1-3重量％的酸類物質(zhì)，余量為去離子水。
[0008] 本發(fā)明中所述的環(huán)氧樹(shù)脂為環(huán)氧當(dāng)量為160-2500的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂或雙酚F環(huán) 氧樹(shù)脂。
[0009] 本發(fā)明中所述的長(zhǎng)鏈脂肪酸為具有8個(gè)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(fā)明中所述的具有8個(gè)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(fā)明中所述的有機(jī)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(fā)明中所述的酸類物質(zhì)為甲酸、冰醋酸和磷酸中的一種或幾種。
[0013] 本發(fā)明中所述的有機(jī)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(fā)明中所述的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液的制備方法包括如下工藝步驟：
[0015] 1)將18-25重量％的環(huán)氧當(dāng)量為160-2500的環(huán)氧樹(shù)脂、3-8重量％長(zhǎng)鏈脂肪酸、 1-5重量％有機(jī)胺和5-22重量％有機(jī)溶劑在70-130°C下反應(yīng)2-4小時(shí)，進(jìn)行擴(kuò)鏈；
[0016] 2)第一步反應(yīng)結(jié)束后，降溫至70_90°C，加入1-3重量％的酸進(jìn)行中和反應(yīng)，加入 余量的去離子水稀釋；
[0017] 3)添加2-10重量％的環(huán)氧當(dāng)量為160-250的環(huán)氧樹(shù)脂，并在70-90°C下保溫3-6 小時(shí)，得到所述的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液。
[0018] 本發(fā)明將環(huán)氧當(dāng)量為160-2500的環(huán)氧樹(shù)脂在70-130°C的條件下用有機(jī)胺 和長(zhǎng)鏈脂肪酸進(jìn)行反應(yīng)，增加其分子量，一般重均分子量控制在6000-30000,優(yōu)選在 10000-25000,第一步反應(yīng)完成后，加入酸中和，并用去離子水稀釋；添加剩余的液體環(huán)氧樹(shù) 月旨，繼續(xù)在70-90°C下保溫3-4小時(shí)后得到陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液。
[0019] 用本發(fā)明制備的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液制備涂料樣板進(jìn)行檢測(cè)，樣板規(guī)格為 150mmX 75mmX 2mm冷乳鋼板，漆膜厚度為40-60 μ m。檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明，本發(fā)明的陽(yáng)離子型水 性環(huán)氧乳液具有附著力強(qiáng)、表干時(shí)間短、漆膜耐腐蝕性好和鉛筆硬度高等特點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下是對(duì)本發(fā)明的原理和內(nèi)容做具體說(shuō)明，所列舉的實(shí)施例是為了解釋本發(fā)明， 并非用于限定本發(fā)明。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 在1000ml帶有機(jī)械攪拌裝置的四口燒瓶中，攪拌下，加入雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂（環(huán)氧 當(dāng)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(huán)氧樹(shù)脂溶解后， 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(shí)后降溫至80， 攪拌下，加入冰醋酸20g和去離子水223g，攪拌均勻后，繼續(xù)攪拌加入液體雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂 (環(huán)氧當(dāng)量為180) 53. 2g，保溫直到環(huán)氧值為0,制得陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液。此時(shí)該水性環(huán) 氧乳液固體含量為42重量％，粒徑d9Q = 0. 15 μ m。
[0023] 實(shí)施例2
[0024] 在500ml帶有機(jī)械攪拌裝置的四口燒瓶中，攪拌下，加入雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂（環(huán)氧當(dāng) 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(shí)后，測(cè)得環(huán)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。攪拌均勻后，繼續(xù)加入液體雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂（環(huán)氧當(dāng)量為 190) 4. 4g，保溫至環(huán)氧值為0,制得陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液。此時(shí)該水性環(huán)氧乳液固體含量 為41重量％，粒徑d9(l = 0· 2 μ m。
[0025] 實(shí)施例3
[0026] 在2000ml帶有機(jī)械攪拌裝置的四口燒瓶中，攪拌下，加入雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂（環(huán)氧 當(dāng)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(shí)后。降溫至80°C，攪拌下，加入冰醋酸22. 4g和去 離子水596. 8g。攪拌均勻后，繼續(xù)加入液體雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂（環(huán)氧當(dāng)量為190)118. 8g，保 溫至環(huán)氧值為0,制得陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液。此時(shí)該水性環(huán)氧乳液固體含量為42重量％， 粒徑 d9。= 0· 17 μ m。
[0027] 用上述實(shí)施例制備的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液制備涂料樣板進(jìn)行檢測(cè)，樣板規(guī)格為 150_^7511111^2111111冷軋鋼板，漆膜厚度為40-6(^111。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1 :其中，比較例選用市 售的水性環(huán)氧酯涂料。
[0028] 表 1
[0029]

【權(quán)利要求】
1. 一種陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液，其特征在于：該水性環(huán)氧乳液原料的重量百分比組成 如下：20-35重量％的環(huán)氧樹(shù)脂、3-8重量％的長(zhǎng)鏈脂肪酸、1-5重量％的有機(jī)胺、5-22重 量％的有機(jī)溶劑、1 _3重量％的酸類物質(zhì)，余量為去尚子水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液，其特征在于：所述的環(huán)氧樹(shù)脂為環(huán) 氧當(dāng)量為160-2500的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂或雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液，其特征在于：所述的長(zhǎng)鏈脂肪酸為 具有8個(gè)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(jù)權(quán)利要求3所述的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液，其特征在于：所述的具有8個(gè)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(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液，其特征在于：所述的有機(jī)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(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液，其特征在于：所述的酸類物質(zhì)為甲 酸、冰醋酸和磷酸中的一種或幾種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液，其特征在于：所述的有機(jī)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(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液的制備方法，其特征在于該方法包括 如下工藝步驟： 1) 將18-25重量％的環(huán)氧當(dāng)量為160-2500的環(huán)氧樹(shù)脂、3-8重量％長(zhǎng)鏈脂肪酸、1-5重 量％有機(jī)胺和5-22重量％有機(jī)溶劑在70-130°C下反應(yīng)2-4小時(shí)，進(jìn)行擴(kuò)鏈； 2) 第一步反應(yīng)結(jié)束后，降溫至70-90°C，加入1-3重量％的酸進(jìn)行中和反應(yīng)，加入余量 的去離子水稀釋； 3) 添加2-10重量％的環(huán)氧當(dāng)量為160-250的環(huán)氧樹(shù)脂，并在70-90°C下保溫3-6小時(shí)， 得到所述的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧乳液。
【文檔編號(hào)】C09D163/02GK104193963SQ201410475143
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】姚唯亮, 杜飛飛, 沈春華, 金賢君 申請(qǐng)人:上海涂料有限公司技術(shù)中心