一种水性环氧树脂涂料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水性环氧树脂涂料的制备方法。该涂料由甲乙两部分组成，甲组份是用乙醇胺或二乙醇胺改性的具有亲水性的酚醛环氧树脂，乙组份是一种高固体分的混合型环氧树脂固化剂，是由环氧树脂与有机多胺的加成产物和单官能团的缩水甘油醚与有机多胺的加成产物的混合物组成。该涂料室温下可稳定储存6个月，成膜后涂膜硬度可达5～6H，柔韧性可达1～2级，耐酸碱性可达48h不泛白，耐溶剂性可达72h不起皱；将该清漆应用在纸张上，可显著改善纸张的性能，使纸张的耐破度从55kPa提高到300kPa，挺度从18mN·m提高到75mN·m，浸渍后滤纸的透气度从380L/m2·S降至330L/m2·S。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水性环氧树脂涂料，具体涉及一种将固态环氧树脂及有机多胺类固化剂制备成水性涂料的方法，属于化工

技术介绍
环氧树脂是三大通用型热固性树脂之一，具有优良的机械性能、电绝缘性能、热稳定性、耐化学品性和粘结性能，被广泛应用于电子电气、机械制造、航空航天、船舶运输等领域。随着社会的发展人们环保意识的不断增加，以水为溶剂或分散介质的环氧树脂水性化愈来愈受到重视，水性化改性的环氧树脂不仅兼有溶剂型环氧树脂的优点，而且VOC(挥发性有机化合物)含量低，施工性好，清洗方便，储运使用安全，价格低廉，因而成为环氧树脂应用的发展方向之一。为了解决以上问题，人们开发了环境友好型的水性环氧树脂涂料，该涂料通常由甲乙两组份组成，甲组份为环氧树脂，乙组份为固化剂。由于环氧树脂本身不溶于水，不能直接加入水进行乳化，通常采用机械法、相反转法和化学改性法来对环氧树脂进行水性化改性；机械法和相反转法制得的水性环氧树脂乳液粒径较大，稳定性差。化学改性法是目前环氧树脂水性化改性研究的热点，利用该法合成的水性环氧树脂乳液粒径较小，稳定性较好，现已见诸多关于利用化学改性法来制备水性环氧树脂涂料的报道出现。公开号CN 1752163A的中国专利技术专利公开了。 涂料由低分子量液体环氧树脂、环氧树脂醚溶液或环氧树脂乳液中一种与水性环氧树脂固化剂两个组份组成，其中固化剂由多乙烯多胺经封端、加成、成盐工艺改性制得。乳液和固化剂按一定的比例配制得水性环氧树脂涂料清漆。该专利技术所制得的固化剂分子链段中既有亲水基团，又有亲油基团，具有乳化剂作用，能够直接乳化环氧树脂涂料。但是该工艺仅限于脂肪胺改性，室温下此类固化剂仍具有较强的活泼性，此环氧树脂涂料的存放时间不长; 而且制备该固化剂的过程中有机多胺的用量必须大大过量才能保证反应不发生凝胶，若后续步骤蒸去多余的有机多胺会增加生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于找到一种能够将固态环氧树脂和有机多胺固化剂制备成水性环氧树脂涂料的工艺。在该工艺中，将固态环氧树脂改性为具有亲水性的环氧树脂，将有机多胺固化剂改性为具有高固体分的液态固化剂，并且二者具有很好的相容性，制备的涂料乳液稳定且能存放较长时间。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现，包括如下步骤(1)甲组份的制备以质量分数计，将40 60份的酚醛环氧树脂和20 35份的有机溶剂加入到反应器中，60°C 80°C条件下将其完全溶解后，加入5 16份的胺类改性剂，在60°C 90°C，搅拌条件下反应1 池，得到胺改性酚醛环氧树脂；将4 10份的有机酸加入到所得的胺改性酚醛环氧树脂中，反应0. 5 lh，得到甲组份；所述的胺类改性剂为乙醇胺和/或二乙醇胺；(2)乙组份的制备以质量分数计，将10 25份的酚醛环氧树脂和13 40份的缩水甘油醚加入到反应器中，70 90°C条件下使酚醛环氧树脂和缩水甘油醚完全溶解，得到酚醛环氧树脂和缩水甘油醚的液态混合物；以质量分数计，将20 40份的有机多胺和 1 6份的有机溶剂加入到另一反应器中，50 90°C使有机多胺完全溶解后，滴加6 18份的有机酸反应0. 5 lh，得到改性有机多胺；将所得的酚醛环氧树脂和缩水甘油醚的液态混合物在0. 5 Ih内添加到所得的改性有机多胺中，在40 90°C，搅拌反应2 池，得到乙组份；所述的缩水甘油醚选自C12 14烷基缩水甘油醚(AGE)、苯基缩水甘油醚(PGE)、 正丁基缩水甘油醚(BGE)、甲酚缩水甘油醚(CGE)和甲基丙烯酸缩水甘油醚(GMA)中的一种或多种；(3)清漆的制备按胺氢与环氧基以摩尔比1.2 1 0.8 1的比例将甲组份、 乙组份混合，然后搅拌，并缓慢加入1 3倍甲、乙组份混合物质量的去离子水，搅拌15 40min,得到水性环氧树脂涂料。所述步骤(1)和步骤O)的酚醛环氧树脂选自双酚A型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂和苯酚型酚醛环氧树脂中的一种或多种；所述步骤(1)和步骤O)的有机酸选自乙酸、丙酸和乳酸中的一种或多种；所述的选自二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺 (TETA)、4，4’ -二氨基二苯甲烷(DDM)、4，4，- 二氨基二苯砜(DDS)和间苯二胺(MPD)中的一种或多种；所述步骤(1)和步骤O)的有机溶剂选自二氧六环、丙二醇甲醚，乙二醇丁醚和乙二醇乙醚中的一种或多种。优选地，所述步骤(1)和O)的搅拌条件是指在转速为300rpm 500rpm条件下搅拌。所述步骤(3)中的搅拌是指在转速为1500 2500rpm条件下搅拌。相对于现有技术，本专利技术具有如下优点和有益效果(1)在甲组份的制备工艺中，采用了乙醇胺或二乙醇胺对环氧基进行开环反应，最后中和成盐得到具有亲水性的环氧树脂。由于本专利技术采用的是固态的酚醛环氧树脂，所以反应的过程中必须要用机溶剂来进行溶解，而且在改性过程中如果溶剂的量过少还会导致反应的凝胶，所以调节溶剂用量，调节环氧树脂的开环率，经过反复试验，找到适合的反应温度是该工艺的重点，经过反复实验摸索出了一组能够制备出固含量在75%左右的反应工艺，虽然还含有一定的有机溶剂，但是引入水作溶剂，将有机溶剂的含量降到很低。(2)在乙组份的制备工艺中，得到了一种高固体分的环氧树脂混合固化剂，由两部分组成环氧树脂与有机多胺的加成产物和活性环氧稀释剂与有机多胺的加成产物，前者由于引入了环氧树脂结构，故能增加该固化剂与环氧树脂的相容性；后者不仅作为一种改性的固化剂，而且采用的活性环氧稀释剂还可以增加树脂的流动性，从而减少前者有机溶剂的用量，制得一种高固体分的环氧固化剂，为后续水性环氧树脂涂料的制备中降低有机溶剂的用量奠定了基础。(3)本专利技术所得涂料性能优异单独的水性化环氧树脂配置成乳液后，可存放6个月不分层；本专利技术改性后的环氧树脂与改性后的固化剂相容性好，混合后配置成的清漆乳液性能稳定，2000rpm离心0.证未分层，且室温下存放6个月无变化，120°C高温条件下烘烤20min可完全固化；成膜硬度可达6H，柔韧性可达1级，酸碱条件下浸泡4 未泛白，丙二醇甲醚溶液中浸泡7 未起皱。具体实施例以下结合实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表达的范围之内。下面各实施例中涂膜的固化成膜性能，如涂在马口铁上固化成膜的铅笔硬度、耐溶剂性、柔韧性、耐酸碱性以及涂在原纸上固化成膜后纸张的耐破度、纵向挺度、透气度的表征方法分别按下列国标进行测试表1涂膜固化后性能测试标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种水性环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（１）甲组份的制备：以质量分数计，将４０～６０份的酚醛环氧树脂和２０～３５份的有机溶剂加入到反应器中，６０℃～８０℃条件下将其完全溶解后，加入５～１６份的胺类改性剂，在６０℃～９０℃，搅拌条件下反应１～３ｈ，得到胺改性酚醛环氧树脂；将４～１０份的有机酸加入到所得的胺改性酚醛环氧树脂中，反应０．５～１ｈ，得到甲组份；所述的胺类改性剂为乙醇胺和／或二乙醇胺；（２）乙组份的制备：以质量分数计，将１０～２５份的酚醛环氧树脂和１３～４０份的缩水甘油醚加入到反应器中，７０～９０℃条件下使酚醛环氧树脂和缩水甘油醚完全溶解，得到酚醛环氧树脂和缩水甘油醚的液态混合物；以质量分数计，将２０～４０份的有机多胺和１～６份的有机溶剂加入到另一反应器中，５０～９０℃使有机多胺完全溶解后，滴加６～１８份的有机酸反应０．５～１ｈ，得到改性有机多胺；将所得的酚醛环氧树脂和缩水甘油醚的液态混合物在０．５～１ｈ内添加到所得的改性有机多胺中，在４０～９０℃，搅拌反应２～３ｈ，得到乙组份；所述的缩水甘油醚选自Ｃ１２～１４烷基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚、甲酚缩水甘油醚和甲基丙烯酸缩水甘油醚中的一种或多种；（３）清漆的制备：按胺氢与环氧基以摩尔比１．２∶１～０．８∶１的比例将甲组份、乙组份混合，然后搅拌，并缓慢加入１～３倍甲、乙组份混合物质量的去离子水，搅拌１５～４０ｍｉｎ，得到水性环氧树脂涂料；所述步骤（１）和步骤（２）的酚醛环氧树脂选自双酚Ａ型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂和苯酚型酚醛环氧树脂中的一种或多种；所述步骤（１）和步骤（２）的有机酸选自乙酸、丙酸和乳酸中的一种或多种；所述的有机多胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、４，４’－二氨基二苯甲烷、４，４’－二氨基二苯砜和间苯二胺中的一种或多种；所述步骤（１）和步骤（２）的有机溶剂选自二氧六环、丙二醇甲醚，乙二醇丁醚和乙二醇乙醚中的一种或多种。...

【技术特征摘要】
1.一种水性环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)甲组份的制备以质量分数计，将40 60份的酚醛环氧树脂和20 35份的有机溶剂加入到反应器中，60°C 80°C条件下将其完全溶解后，加入5 16份的胺类改性剂，在 60V 90°C，搅拌条件下反应1 池，得到胺改性酚醛环氧树脂；将4 10份的有机酸加入到所得的胺改性酚醛环氧树脂中，反应0. 5 lh，得到甲组份；所述的胺类改性剂为乙醇胺和/或二乙醇胺；(2)乙组份的制备以质量分数计，将10 25份的酚醛环氧树脂和13 40份的缩水甘油醚加入到反应器中，70 90°C条件下使酚醛环氧树脂和缩水甘油醚完全溶解，得到酚醛环氧树脂和缩水甘油醚的液态混合物；以质量分数计，将20 40份的有机多胺和1 6 份的有机溶剂加入到另一反应器中，50 90°C使有机多胺完全溶解后，滴加6 18份的有机酸反应0. 5 lh，得到改性有机多胺；将所得的酚醛环氧树脂和缩水甘油醚的液态混合物在0. 5 Ih内添加到所得的改性有机多胺中，在40 90°C，搅拌反应2 池，得到乙组份；所述的缩水甘油醚选自C12 14烷基缩水...

【专利技术属性】
技术研发人员：文秀芳，陆亚林，皮丕辉，蔡智奇，程江，杨卓如，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81