[發明專利]一種增韌阻燃水性環氧樹脂及其制備方法

在審

• 申請號: 202011503651.4
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112794989A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 沈岳;呂宏飛;伍寬平;沈君岱
• 申請（專利權）人: 江西瀚泰新材料科技有限公司
• 主分類號: C08G59/02
• 分類號: C08G59/02;C08F283/10;C08F220/06;C08F212/08;C09D151/08;C09D5/08;C09D5/18
• 代理公司: 南京中律知識產權代理事務所(普通合伙) 32341
• 代理人: 沈振濤

本發明提供的一種增韌阻燃水性環氧樹脂，其結構式如式I或式II所示。本發明還提供了上述增韌阻燃水性環氧樹脂的制備方法。本發明提供的水性環氧樹脂制備工藝簡單、成本較低，該樹脂通過引入萘羥基、苯羥基與環氧丙醇形成高剛性的主鏈，從而大大增強了該樹脂的韌性，苯羥基上引入了氟原子，提高了該水性環氧樹脂的阻燃型。

技術領域

本發明涉及涂料材料領域，特別涉及一種增韌阻燃水性環氧樹脂及其制備方法與應用。

背景技術

含有兩個或兩個以上的環氧基團的樹脂稱為環氧樹脂，環氧基團的活潑性很高，能與很多固化劑反應形成三維交聯網絡結構。環氧樹脂發展到今天已經走過了六十多年，產量不斷增加，新品種的不斷增多，環氧樹脂在汽車工業、船舶及重防腐涂料、建筑業、膠粘劑以及食品、航空航天等領域都有大量應用。

環氧樹脂具有大量的活性和極性基團：環氧基、醚鍵、輕基等，因此具有較多優良的性能和反應活性。不同種類的環氧樹脂可與相應的固化劑進行交聯固化，生成三維立體網狀結構，通過添加各種促進劑、改性劑等以滿足生產生活的各種性能要求。環氧樹脂具有良好的耐熱及耐化學藥品性能，固化時收縮率非常小，所形成的固化物粘結性能極好，除此之外其機械和電器性能也非常優異；其缺點也非常明顯，耐候性比較差，韌性也不強，施工環境極端時容易開裂、剝落。

按化學結構環氧樹脂有縮水甘油醚類、脂環族類和環氧化烯烴類等幾大類型，其中雙酚A型環氧樹脂屬于縮水甘油醚類，是使用最多的環氧樹脂品種。雙酚A型環氧樹脂的環氧基可以提高其反應活性，亞甲基鏈段可給予其柔韌性，醚鍵賦予了其耐化學藥品性能，羥基提供了其粘結性，而其骨架則增強了樹脂的強韌性和耐熱性為拓寬環氧樹脂的應用領域，克服其缺陷，國內外的研究內容主要集中在對環氧樹脂進行改性以提高其水溶性，降低VOC含量以達到環保要求，其中水性環氧樹脂就是一個主要的研究方向。

隨著科學技術的不斷進步，環氧樹脂的應用領域不斷被擴大，很多場合都對環氧樹脂的性能提出了更加苛刻的要求。為了滿足市場的需求，就必須對環氧樹脂進行改性。對環氧樹脂的改性研究目前主要集中在增韌、阻燃和可降解等方面。

通用型環氧樹脂的阻燃性能較差，它的極限氧指數(LOI)很低(只有19.8)，通常條件下易燃。由此可見，必須對其進行阻燃改性，才能拓寬環氧樹脂的應用范圍。

環氧樹脂其固化物內應力大、質脆、耐沖擊性和耐濕性差等。環氧樹脂粘結強度較大，交聯固化密度高，硬度大，柔初性差，耐熱性和耐沖擊損傷性差等缺點，在很大程度上限制了其應用范圍通常通過化學改性引入其他基團改善性能。

發明內容

技術問題：為了解決現有技術的缺陷，本發明提供了一種增韌阻燃水性環氧樹脂及其制備方法與應用。

技術方案：本發明提供的一種增韌阻燃水性環氧樹脂，其結構式如式I或式II所示：

本發明還提供了上述增韌阻燃水性環氧樹脂的制備方法，包括以下步驟：

(1)在氫氧化鈉存在下，式III所示的化合物與過量的環氧丙醇聚合反應，得式II所示的化合物；

(2)式I所示的化合物與甲基丙烯酸、苯乙烯反應，得式II所示得化合物；

反應式如下：

步驟(1)具體為：將式III所示的化合物溶于甲苯中，加入氫氧化鈉水溶液，邊攪拌邊加熱，當溫度升到60-70℃時恒溫攪拌并滴加環氧丙醇，于2小時內滴加完畢；提高溫度，于75-85℃保持1-2h；加入蒸餾水，攪拌，靜止分層除去水層，甲苯層減壓蒸干即得式I所示化合物。

步驟(2)具體為：式I所示的化合物溶解于混合溶劑中，氮氣保護下，緩慢滴加甲基丙烯酸、苯乙烯，再加入引發劑，升溫至100-110℃，恒溫反應1-2h，冷卻至40-50℃，調pH至7-8，恒溫反應1-2h，即得。