[發(fā)明專利]制備穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹脂分散體的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380034699.7
• 申請(qǐng)日: 2013-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN104520356A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳亮;洪亮;D·L·馬洛特基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陶氏環(huán)球技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C08J3/05
• 分類號(hào): C08J3/05;C08L63/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 江磊

本發(fā)明涉及制備穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹脂分散體的方法，該分散體具有細(xì)分的或粒狀聚乙烯基醇(PVOH)作為主分散劑，本發(fā)明還涉及由所述方法制備的穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹脂分散體。具體而言，所述方法不含溶劑，并且本發(fā)明是連續(xù)的基于擠出機(jī)的分散法。

由于穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹脂分散體同時(shí)具有聚結(jié)、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量低和低粘度的性能，它們?cè)谕苛闲袠I(yè)中受到越來越多的需求。

常規(guī)的環(huán)氧樹脂的水性分散體通過以下方法來制備：在環(huán)境溫度下，環(huán)氧樹脂首先溶解在溶劑中，然后通過常規(guī)分散劑來分散，最后從分散體中汽提溶劑；或者通過在升高的溫度下，通過施加剪切力，例如通過相轉(zhuǎn)換的間歇式分散法將熔融的環(huán)氧樹脂和水性介質(zhì)以及分散劑混合。

隨著對(duì)于水性環(huán)氧樹脂涂料的市場(chǎng)需求增加，越來越多的研究集中在制備高M(jìn)w環(huán)氧樹脂分散體。但是，這些分散體通過溶劑輔助的相轉(zhuǎn)換分散法制備，該方法并非環(huán)境友好的。本領(lǐng)域仍然需要制備高M(jìn)w環(huán)氧樹脂水性分散體的無溶劑方法。

近來，人們制備了水性聚乙烯基醇(PVOH)溶液，并在不使用溶劑的情況下通過間歇式方法或連續(xù)式方法來分散液體和高M(jìn)w固體環(huán)氧樹脂。

Warner等人的US?4,123,403公開了具有受控粒度和窄粒度分布的水性聚合物微懸浮液，它是通過連續(xù)擠出機(jī)分散法制得的。在Warner的方法中，制備了PVOH濃溶液并將其用作分散劑，用來通過間歇法或連續(xù)法分散水中的固體環(huán)氧樹脂。然而，在該方法中，存在一些缺點(diǎn)。由于半晶態(tài)的PVOH在水中的溶解非常慢，在80℃下需要數(shù)小時(shí)，在無溶劑法中不能使高含量的PVOH固體溶解在溶液中，并且最終分散體中使用的水量也不能控制。此外，在溶解后PVOH會(huì)發(fā)泡，需要花費(fèi)數(shù)天來對(duì)溶液進(jìn)行消泡。

本發(fā)明致力于提供制備水性環(huán)氧樹脂分散體的有效方法用于涂料應(yīng)用，所述水性環(huán)氧樹脂分散體具有受控的平均粒度，例如具有小于1微米的平均粒度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了制備穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹脂分散體的無溶劑分散法，所述無溶劑分散法包括以下步驟：i)提供環(huán)氧樹脂組合物，該組合物包含環(huán)氧樹脂，所述環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量重量(EEW)為200-10000g/eq,或優(yōu)選等于或高于300g/eq，或更優(yōu)選等于或高于450g/eq，以及該環(huán)氧樹脂的分子量為1500-40000g/mol,優(yōu)選等于或大于3000；ii)將所述環(huán)氧樹脂組合物與細(xì)分的或粒狀分散劑組合物合并，所述細(xì)分的或粒狀分散劑組合物包含半晶態(tài)聚乙烯基醇，以所述環(huán)氧樹脂和聚乙烯基醇的總重量為基準(zhǔn)計(jì)，所述半晶態(tài)乙烯基醇的含量至少為5.0重量％，最高達(dá)20重量％，優(yōu)選至少7重量％，更優(yōu)選7-15重量％；iii)將水與所述環(huán)氧樹脂和分散劑組合物混合；iv)在半晶態(tài)聚乙烯醇分散劑的存在下，在足以使所述環(huán)氧樹脂熔融的條件下，將所述環(huán)氧樹脂組合物在水中連續(xù)乳化，從而制備高內(nèi)相乳液。

所述方法還可包括：vi)提供額外的水；vii)使所述高內(nèi)相乳液與所述額外的水接觸；viii)從而制備所述水性環(huán)氧樹脂分散體。

在本發(fā)明的方法中，在提供水之前，可將第一環(huán)氧樹脂、半晶態(tài)聚乙烯基醇共同進(jìn)料至熔融的摻混物區(qū)域。

所述環(huán)氧樹脂組合物還包含0.1-50重量％的第二環(huán)氧樹脂，該含量以所述環(huán)氧樹脂組合物的總重量為基準(zhǔn)計(jì)，所述第二環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量重量(EEW)為100-300g/eq，其分子量為200-300。

所述細(xì)分的半晶態(tài)PVOH的分子量為10-200kg/mol。

所述半晶態(tài)PVOH的平均粒度為0.1-5mm。

所述分散劑組合物還包含選自下組的助分散劑：乙氧基化酚的硫酸鹽/酯，或者分子量為7,000-20,000的非離子型分散劑。

本發(fā)明還提供了由所述方法制備的穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹脂分散體，較好的是，所述分散體的平均粒度小于1μm。

除非另外說明，否則，所有的溫度和壓力單位都是室溫和標(biāo)準(zhǔn)壓力(STP)。本文列出的所有范圍都包括端值且可以組合。

對(duì)于環(huán)氧樹脂，除非另有說明，否則分子量指的是通過凝膠滲透色譜法(GPC)聯(lián)合靜態(tài)光散射法(絕對(duì)方法)，基于聚苯乙烯標(biāo)樣，測(cè)得的重均分子量。

如本文所用，術(shù)語“環(huán)氧當(dāng)量重量”指的是根據(jù)ASTM?D-1652(1997)(美國賓夕法尼亞州，西康舍霍肯市的ASTM國際公司(ASTM?International,West?Conshohocken,PA))測(cè)得的值。

在本文中，術(shù)語“重量％”表示重量百分?jǐn)?shù)。