[發(fā)明專利]水性環(huán)氧樹脂及制備方法、用水性環(huán)氧樹脂制備清漆的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710018757.3
• 申請日: 2007-09-28
• 公開（公告）號: CN101157751A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹瑞軍;高穎
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: C08G59/16
• 分類號: C08G59/16;C09D163/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 劉國智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水性環(huán)氧樹脂及其制備方法和用該水性環(huán)氧樹脂制備清漆的方法。

背景技術(shù)

環(huán)氧樹脂是一個分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基，并且在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑存在下形成三維交聯(lián)網(wǎng)狀固化物的化合物的總稱。由于其分子結(jié)構(gòu)中含有獨特的環(huán)氧基、以及烴基、醚鍵等活性基團和極性基團，因而具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能、機械性能、電絕緣性能、耐化學(xué)藥品性能和粘接性能，廣泛用作涂料及塑封、電子材料的澆鑄、模壓材料、膠粘劑、層壓材料、復(fù)合材料基體等方面，以直接或間接使用的形式滲透到從日常生活用品到高新技術(shù)領(lǐng)域的各個方面。但是，常用的環(huán)氧樹脂難溶于水，只溶于芳烴類、酮類及醇類等有機溶劑，因此傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂的應(yīng)用大多伴隨著有機溶劑的使用。而有機溶劑不但價格較貴，且具有揮發(fā)性，對環(huán)境造成污染，這一缺點使得傳統(tǒng)溶劑型環(huán)氧樹脂的應(yīng)用受到了很大的限制。隨著對環(huán)境保護的要求日益迫切和嚴格，不含揮發(fā)性的有機化合物(Noc)，或低揮發(fā)性的有機化合物(voc)，或不含有害空氣污染物(HAP)的體系已成為新型材料的研究方向。環(huán)氧樹脂的水性化研究已成為國內(nèi)外研究的熱點。

目前，制備環(huán)氧樹脂水基體系的方法主要有3種：(一)直接法，即機械法，用球磨機、膠體磨、均質(zhì)器等將環(huán)氧樹脂磨碎，然后加入乳化劑水溶液，再通過機械攪拌將粒子分散于水中；(二)相反轉(zhuǎn)法，即通過相反轉(zhuǎn)將聚合物從油包水狀態(tài)轉(zhuǎn)變成水包油狀態(tài)；(三)自乳化法，又稱化學(xué)法，即將水性基團引入環(huán)氧樹脂分子骨架中，使其具有親水性，從而可在水中分散。前兩種方法操作簡單，但制得的粒徑較大，固化性能不好。而化學(xué)改性法雖然制備步驟多，但制得的粒徑較小，微乳液穩(wěn)定性好，更具有實際意義。目前，通過化學(xué)改性法引進水性物質(zhì)包括引進對位羥基苯甲酸甲酯或?qū)ξ话被郊姿岬龋捎谝霕O性基團會打開環(huán)氧基團，因此不能很好的保持環(huán)氧樹脂本身的性質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明首要解決的問題是提供一種2，2-二羥甲基丙酸和甲苯二異氰酸酯改性的水性環(huán)氧樹脂及其制備方法，其次，通過所得到的水性環(huán)氧樹脂提供一種固化性好的水性環(huán)氧清漆的制備方法。

為達到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種水性環(huán)氧樹脂，結(jié)構(gòu)為如下通式表示的化合物：

具體結(jié)構(gòu)可為如下式表示的的化合物：

一種上述2，2-二羥甲基丙酸和甲苯二異氰酸酯改性的水性環(huán)氧樹脂的制備方法，包括如下步驟：按質(zhì)量份數(shù)計：環(huán)氧樹脂100份、2，2-二羥甲基丙酸10-12份、甲苯二異氰酸酯15-17份、丙酮10-30份混合后在50-65℃下反應(yīng)4-6小時，得到改性的水性環(huán)氧樹脂。所涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

上述方案中，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂，其環(huán)氧值為0.51-0.18mol/100g。

一種用上述水性環(huán)氧樹脂制備清漆的方法，包括以下步驟：

a.先制備水性環(huán)氧乳液，按質(zhì)量份數(shù)計，將水性環(huán)氧樹脂100份、堿性水溶液65-85份先中和，然后將其乳化，制得固含量為40％-60％的水性環(huán)氧乳液；所述的堿性水溶液為氫氧化鈉，碳酸鈉或三乙胺水溶液的一種，濃度為3-8wt％；

b.按質(zhì)量份數(shù)計，取100份步驟a的環(huán)氧樹脂乳液，加入10-30份固化劑，充分攪拌至混合均勻，熟化5分鐘進行涂裝；所述的固化劑為二乙烯三胺、尿素、聚酰胺、NX-2003[水性基團的長鏈脂肪胺]的一種。

本發(fā)明提供的水性環(huán)氧樹脂，由于其反應(yīng)是通過在環(huán)氧樹脂側(cè)鏈上引入親水基團，并沒有打開環(huán)氧基團，所以能夠很好的保持環(huán)氧樹脂本身的性質(zhì)；所制得的水性環(huán)氧樹脂乳液清漆具有優(yōu)良的固化性能。

表1列出了本發(fā)明采用相應(yīng)固化劑后清漆的硬度和附著力。

表1