[發明專利]一種水性環氧酯樹脂的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201310495425.X
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103554434A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 程建軍;秦文;王英
• 申請（專利權）人: 北京金匯利應用化工制品有限公司;廊坊金匯利工業涂料有限公司
• 主分類號: C08G59/14
• 分類號: C08G59/14;C08G59/16;C08J3/24;C09D163/00;C09D5/08
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及一種水性環氧酯樹脂的制備方法及其應用，屬于水性涂料領域。

背景技術

為了使環氧樹脂實現水性化，通常通過外加乳化劑或者在環氧樹脂中引入羥基、羧酸、磺酸、胺基等親水基團，使環氧樹脂實現水性化。當涂料成膜后這些親水基團會殘留在涂膜中影響涂膜的耐水性和耐腐性。因此，開發一種涂料成膜時能夠消除親水基團的水性樹脂，具有很大的意義。

同時，環氧樹脂中的環氧基較活潑，室溫下就可以與胺類等固化劑發生反應，因此環氧樹脂常做成兩個組份。雙組份環氧樹脂施工前需要按照比例配比，給施工和運輸帶來不便。

另外，目前國內外適用于金屬基材的水性工業涂料領域中，陰離子型樹脂型的水性涂料應用較為廣泛，而陽離子樹脂類型的涂料由于受閃蝕的影響，其主要以陰極電泳涂裝為主，此涂裝方式中工件作為電泳陰極，以避免工件的閃蝕，而以噴涂，刷涂施工的陽離子樹脂類型涂料非常容易出現閃蝕，影響和限制了陽離子樹脂涂料的推廣應用。目前已經研發出的可以噴涂施工的陽離子樹脂類型涂料，但因為未能解決在金屬表面的閃蝕以及與顏填料的穩定問題，其應用仍僅限于塑料等基材上。例如，申請公布號為CN102504199A的專利報道的水性環氧樹脂等，沒有涉及金屬表面的閃銹問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種水性環氧酯樹脂的制備方法及其應用，解決了上述親水基殘留影響耐水性、雙組份施工運輸不方便和水性陽離子樹脂在金屬表面的閃銹的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種水性環氧酯樹脂的制備方法，包括以下步驟：

（1）環氧樹脂A與油酸在90～220℃下發生酯化反應得到產物Ⅰ；

（2）將產物Ⅰ與擴鏈劑混合，在10～120℃下反應3～9小時反應得到產物Ⅱ；

（3）環氧樹脂B與油酸在90～220℃下發生酯化反應得到產物Ⅲ；

（4）將產物Ⅲ與產物Ⅱ按照重量比0.5～2:1進行混合，在10～120℃下反應3～9小時反應得到產物Ⅳ；

（5）向產物Ⅳ中滴加酸類中和劑，混合攪拌發生反應，得到產物Ⅴ；

（6）向產物Ⅴ中添加交聯劑，混合攪拌發生反應，得到產物Ⅵ；

（7）向產物Ⅵ中滴水乳化得到固體含量為30wt%～70wt%的乳液，即為水性環氧環氧酯樹脂。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述步驟（1）中環氧樹脂A其環氧當量在180～3000之間。

進一步，所述步驟（1）中油酸為亞麻油酸、豆油酸、托爾油酸、脫水蓖麻油酸、椰子油酸、桂酸中的一種或者幾種，其與環氧樹脂A的摩爾比為0.1～3:1。

進一步，所述步驟（2）中擴鏈劑為甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮、二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、聚酰胺、異佛爾酮胺、間苯二胺中的一種或幾種，其與環氧樹脂A的摩爾比為0.1～1:1。

進一步，所述步驟（3）中環氧樹脂B其環氧當量在180～3000之間。

進一步，所述步驟（3）中油酸為亞麻油酸、豆油酸、托爾油酸、脫水蓖麻油酸、椰子油酸、桂酸中的一種或者幾種，其與環氧樹脂B的摩爾比為0.1～3:1。

進一步，所述步驟（5）中酸類中和劑為鹽酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、乳酸、酒石酸、甘氨酸中的一種或幾種，其與產物Ⅱ的摩爾比為0.1～3:1。

進一步，所述步驟（6）中交聯劑為硅烷偶聯劑、甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸、二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚酰胺、雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂中的一種或幾種中的一種或幾種，其與產物Ⅴ的摩爾比為0.1～3:1。

本發明制備的水性環氧酯通過兩種方式減少涂膜的親水性。一方面本發明制備的水性環氧酯未使用乳化劑而是通過胺成鹽的方法提供親水性，在涂料的干燥過程中隨著酸類的揮發，涂膜親水性降低。另一方面在涂料的成膜過程中，隨著水分的揮發，芯材得到有效釋放，與涂膜中具有親水的胺類發生化學反應進一步減少了親水基團含量。

本發明制備的水性環氧酯通過微膠囊原理將性質活潑的環氧基團保護起來，在儲存過程中很穩定，當涂料在揮發的過程中，被保護的芯材得到釋放。本發明制備的環氧酯樹脂能將活潑的環氧基保留下來，從而使雙組份的環氧樹脂轉化為了單組份，給施工和運輸帶來了便利。