[發明專利]一種含環氧基團的磺酸鹽型雙陰離子乳化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410199227.3
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN104004204A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 孫東成;李豹
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08J3/03
• 分類號: C08J3/03;C08L63/00;C07D303/24;C07D301/00;C08G59/14;C08G81/00;B01F17/52
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及水性涂料領域，具體涉及到一種含環氧基團雙陰離子磺酸鹽型乳化劑及其制備方法。

背景技術

環氧樹脂具有粘附力強、收縮性低，化學穩定性好等特點，可廣泛用于涂料、膠黏劑、油墨、復合材料等領域，目前在上述領域應用的環氧樹脂大多是溶劑型，大量使用有機溶劑存在環境污染、浪費資源、危害健康、消防隱患等問題。通過環氧樹脂的水性化減少或不用有機溶劑是解決溶劑型環氧樹脂存在的上述問題的有效方法。

環氧樹脂水性化的方法有三種:機械法、化學改性法和相反轉法。化學改性法是目前廣泛采用的方法，化學改性包括非離子改性、陽離子改性、陰離子改性等方法。其中非離子改性是較為常見的方法，但是此方法一般步驟復雜，成本較高。陰離子改性中較多的采用的是羧酸鹽陰離子改性，少見采用磺酸鹽陰離子改性。與磺酸鹽相比，羧酸鹽屬弱酸鹽，形成的環氧樹脂乳液的雙電層結構不及磺酸鹽穩定，因此，采用磺酸鹽改性環氧樹脂可得到更穩定的水性環氧樹脂，而且，使用的親水基團含量更低，成膜耐水性更好。

中國發明專利(公開專利號CN1911920A)公開了一種2-氨基乙磺酸改性的水性環氧樹脂及其制備方法，該水性環氧樹脂由按質量分數計環氧樹脂100份、2-氨基乙磺酸3-50份、水10-50份，乳化劑0.3-5份混合后在80-85℃下共聚反應合成得到。該方法需氫氧化鈉等堿類中和成鹽，耐水性不好，且該方法所用的乳化劑屬于非反應型乳化劑，不參與固化成膜，容易遇水析出而從涂膜中游離出來，影響涂膜的外觀和防腐性能。

中國發明專利(公開專利號CN1415680A)利用環氧樹脂與聚醚二元醇在路易斯酸的催化下，高溫合成了端基為環氧基和羥基的反應型乳化劑，將環氧樹脂用共溶劑進行溶解，再加入一定量的環氧樹脂，高速攪拌下滴加水相反轉形成穩定的水性環氧乳液。該方法采用常用的非離子型的乳化劑的合成方法，需要加入一定量的催化劑和在高溫下反應，而且形成乳液的粒徑較大，不利于充分的與固化劑進行交聯固化，從而導致漆膜的性能會受到影響。

美國專利USP5602193采用端羧基聚醚與環氧基的反應，生成具有聚醚與聚酯鏈段的乳化劑，由于酯基的易水解性，導致漆膜的耐水性并不好，而且所需反應步驟多，反應時間長，不易進行大規模化應用。

發明內容

本發明通過在環氧樹脂中引入具有親水性的磺酸鹽單體，使得合成的乳化劑一端為親水的磺酸鹽結構，一端為與環氧樹脂結構相似的環氧結構。得到的乳化劑的親油端能很好的與環氧樹脂進行結合，在相反轉的過程中形成更為穩定的乳液。

具體技術要求如下：

一種含環氧基團的磺酸鹽型雙陰離子乳化劑，所述含環氧基團的磺酸鹽型雙陰離子乳化劑的結構式為：

其中x,y,z值范圍為1≤x+z≤50,0≤y≤50；

R包括

或

中的一種以上；其中n值的范圍為1≤n≤10。

一種含環氧基團的磺酸鹽型雙陰離子乳化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)在反應器中，按質量份數計，加入5-20份二元胺，5-20份溶劑A，在攪拌下，控制溫度40-80℃，加入1-20份磺內酯，保持溫度40-80℃下反應1-5小時，即得仲氨基磺酸初產物；

(2)將步驟(1)得到的仲氨基磺酸初產物用堿性溶液中和成仲氨基磺酸鹽溶液，繼續加入溶劑A，將仲氨基磺酸鹽溶液配制成為質量百分比濃度為50％-80％的仲氨基磺酸鹽溶液；

(3)取10-90份二縮水甘油醚樹脂，充分溶解在溶劑B中，控制溫度70-100℃下，加入5-80份的50％-80％的仲氨基磺酸鹽溶液，保持溫度70-100℃下反應4-6小時，冷卻，加入溶劑C，攪拌，析出，過濾，得到產物，除去溶劑，得到終產物淡黃色固體，即為所制的含環氧基團的磺酸鹽型雙陰離子乳化劑。

上述方法中，步驟(1)中所述的二元胺帶有兩伯氨基官能團，包括聚氧化丙烯二胺或者端氨基聚丙醇乙醇中的一種；其中所述聚氧化丙烯二胺包括聚氧化丙烯二胺D230、聚氧化丙烯二胺D400、聚氧化丙烯二胺D2000；所述端氨基聚丙醇乙醇包括端氨基聚丙醇乙醇HK511、氨基聚丙醇乙醇ED600、端氨基聚丙醇乙醇ED900、端氨基聚丙醇乙醇ED2003；優選聚氧化丙烯二胺D230。

上述方法中，步驟(1)中所述的磺內酯為環狀磺酸酯，包括1,3-丙烷磺內酯，1,4-丁烷磺內酯或2,4-丁烷磺內酯中的一種。優選1,3-丙磺內酯。