[發(fā)明專(zhuān)利]一種水性環(huán)氧酯樹(shù)脂組合物及其制備方法以及用其制備的水性涂料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910147697.4
• 申請(qǐng)日: 2009-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101851396A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京金匯利應(yīng)用化工制品有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08L63/10
• 分類(lèi)號(hào): C08L63/10;C08G59/14;C09D163/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工水性涂料領(lǐng)域內(nèi)一種水性環(huán)氧酯樹(shù)脂組合物及其制備方法及用其制備的水性涂料。

背景技術(shù)

溶劑型涂料由于造成嚴(yán)重環(huán)境和健康問(wèn)題，使用受到限制，環(huán)境友好的水性涂料是當(dāng)前涂料行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。早期水性涂料所得的涂膜耐腐蝕性差，為得到耐腐蝕性能好的的涂膜，人們開(kāi)發(fā)了水性環(huán)氧酯樹(shù)脂，其在防腐蝕領(lǐng)域有較廣泛的應(yīng)用。

環(huán)氧樹(shù)脂與有機(jī)酸進(jìn)行開(kāi)環(huán)反應(yīng)可制得環(huán)氧酯，再將其水性化就得到水性環(huán)氧酯。因脂肪酸與環(huán)氧樹(shù)脂制得的環(huán)氧酯樹(shù)脂的涂膜防護(hù)性能比較好，制環(huán)氧酯的有機(jī)酸人們通常采用脂肪酸。水性脂肪酸環(huán)氧酯同時(shí)具有環(huán)氧樹(shù)脂和脂肪酸的優(yōu)點(diǎn)：由于環(huán)氧樹(shù)脂成分，其具有提高的耐腐蝕性；由于脂肪酸成分，其可以進(jìn)行常溫氧化交聯(lián)，這也提高了其防護(hù)性能。環(huán)氧酯水性化可采用兩種辦法：一、乳化劑法：先制備環(huán)氧酯再外加乳化劑將環(huán)氧酯乳化制得。二、乙烯基改性法：即自乳化法，先制備環(huán)氧酯，再將環(huán)氧酯與乙烯基單體自由基共聚，得到環(huán)氧酯、乙烯基環(huán)氧酯、乙烯基聚合物三種樹(shù)脂的混合物，由乙烯基聚合物的親水部分提供混合樹(shù)脂的水分散性。

隨著水性涂料的發(fā)展，對(duì)水性環(huán)氧酯性能的要求進(jìn)一步提高。人們發(fā)現(xiàn)外加乳化劑法制得的水性環(huán)氧酯由于乳化劑的存在，其涂膜耐水防腐蝕等性能難稱(chēng)優(yōu)良，且通常其存儲(chǔ)穩(wěn)定性也是個(gè)問(wèn)題。而為了使環(huán)氧酯在水中穩(wěn)定分散，乙烯基改性法制備水性環(huán)氧酯時(shí)通常在環(huán)氧酯樹(shù)脂中導(dǎo)入較多親水基團(tuán)，如使樹(shù)脂固體酸值高達(dá)50mgKOH/g，這使樹(shù)脂涂膜的優(yōu)良耐腐蝕性成為一個(gè)問(wèn)題。并且，由于脂肪酸氧化交聯(lián)速度慢使水性環(huán)氧酯涂膜上強(qiáng)度速度慢，其涂膜達(dá)到目標(biāo)硬度常需數(shù)日，因此樹(shù)脂涂膜形成初期的損壞成為一個(gè)問(wèn)題。

專(zhuān)利CN101177518A用外加乳化劑法制備水性環(huán)氧酯，所得水性環(huán)氧酯存儲(chǔ)穩(wěn)定性不佳，漆膜上強(qiáng)度慢。

專(zhuān)利CN1374357A用乙烯基改性法制備水性環(huán)氧酯，由于親水成分引入較多，所得水性環(huán)氧酯的耐腐蝕性能不佳。

專(zhuān)利CN1997716A用甲基丙稀酸縮水甘油酯代替脂肪酸制備水性環(huán)氧酯，所得水性環(huán)氧酯無(wú)脂肪酸，干燥速度較快，但由于成膜過(guò)程中沒(méi)有了脂肪酸的交聯(lián)反應(yīng)，所得到的漆膜防護(hù)性能不理想。

如上所述，同時(shí)具備耐腐蝕耐水性能優(yōu)良，存儲(chǔ)穩(wěn)定性佳，并且涂膜干燥上強(qiáng)度較快的水性環(huán)氧酯樹(shù)脂尚未被發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問(wèn)題

本發(fā)明旨在克服上述的水性環(huán)氧酯樹(shù)脂的缺點(diǎn)，提供一種存儲(chǔ)穩(wěn)定，防腐蝕耐水性能優(yōu)良，且漆膜上強(qiáng)度較快的水性環(huán)氧酯樹(shù)脂組合物。并且提供用該樹(shù)脂組合物制備水性涂料的方法。

解決問(wèn)題的手段

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：

(1)制備水性環(huán)氧酯樹(shù)脂過(guò)程中不使用乳化劑，而是制備一種含羧基的可

(1)水分散的乙烯基樹(shù)脂，然后將其與環(huán)氧酯樹(shù)脂鍵合，從而使環(huán)氧酯樹(shù)脂能夠在水中分散。該乙烯基樹(shù)脂上的羧基與環(huán)氧酯樹(shù)脂上預(yù)留的環(huán)氧基開(kāi)環(huán)反應(yīng)而化學(xué)鍵相連，相當(dāng)于一個(gè)大分子的反應(yīng)型乳化劑。如此制得的環(huán)氧酯水分散體很穩(wěn)定且由于引入的親水基團(tuán)少其涂膜防腐蝕耐水性均較好。

(2)制備水性環(huán)氧酯樹(shù)脂時(shí)增加乙烯基樹(shù)脂的用量可以改善所得水性環(huán)氧酯樹(shù)脂的涂膜干性，在此基礎(chǔ)上使乙烯基樹(shù)脂具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，可以使所得水性環(huán)氧酯樹(shù)脂涂膜的干性更好，使其漆膜在較短的時(shí)間里就可以上到一定的強(qiáng)度，避免了漆膜的早期損壞。此外，此措施進(jìn)一步提高水性環(huán)氧酯樹(shù)脂漆膜的防腐蝕及耐水性能。

本發(fā)明提供一種水性環(huán)氧酯樹(shù)脂組合物，其特征在于：該水性環(huán)氧酯樹(shù)脂組合物含有乙烯基改性環(huán)氧酯樹(shù)脂(A)、溶劑和水，是通過(guò)將羧基乙烯基聚合物(a)同脂肪酸環(huán)氧酯樹(shù)脂(b)鍵合得到的乙烯基改性環(huán)氧酯樹(shù)脂(A)分散于水制得。該水性環(huán)氧酯樹(shù)脂組合物的重量比固含是40～60％，有機(jī)溶劑的含量為水性環(huán)氧酯樹(shù)脂組合物重量的1-6％。

本發(fā)明提供一種水性環(huán)氧酯組合物的制備方法，具體步驟如下：

(1)將一定量有機(jī)溶劑加入反應(yīng)容器，攪拌升溫至50～120℃，將至少含一種不飽和羧基單體和一種可交聯(lián)單體的乙烯基單體混合物和引發(fā)劑混合然后滴加入反應(yīng)容器，滴加時(shí)間2～5小時(shí)，滴加完保持反應(yīng)溫度2小時(shí)并補(bǔ)加一些引發(fā)劑，使反應(yīng)充分進(jìn)行，然后降溫出料，得到羧基乙烯基聚合物(a)；

(2)將脂肪酸加入反應(yīng)容器，攪拌升溫至100～150℃，加入環(huán)氧樹(shù)脂和自由基聚合阻聚劑，反應(yīng)容器繼續(xù)升溫至180～240℃并保持在該溫度下進(jìn)行脂肪酸-環(huán)氧開(kāi)環(huán)反應(yīng)，至反應(yīng)物酸值為2～10mgKOH/g，得到脂肪酸環(huán)氧酯樹(shù)脂(b)；