[發(fā)明專利]一種增韌型水性環(huán)氧樹脂及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011509195.4
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN112759742A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈岳;呂宏飛;沈君岱;伍寬平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西瀚泰新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C08G59/24
• 分類號(hào): C08G59/24;C08F283/10;C08F220/06;C09D163/00;C09D151/08;C09D5/08
• 代理公司: 南京中律知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32341
• 代理人: 沈振濤

本發(fā)明提供的一種增韌型水性環(huán)氧樹脂，其結(jié)構(gòu)式如式I或式II所示。本發(fā)明還提供了上述增韌型水性環(huán)氧樹脂的制備方法。本發(fā)明提供的水性環(huán)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(huán)氧丙醇形成高剛性的主鏈，從而大大增強(qiáng)了該樹脂的韌性，主鏈上同時(shí)引入羥基和雙鍵，使該環(huán)氧樹脂具有一定的擴(kuò)展性，能參與其他反應(yīng)形成具有一定功能的環(huán)氧樹脂。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及涂料材料領(lǐng)域，特別涉及一種增韌型水性環(huán)氧樹脂及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的環(huán)氧基團(tuán)的樹脂稱為環(huán)氧樹脂，環(huán)氧基團(tuán)的活潑性很高，能與很多固化劑反應(yīng)形成三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。環(huán)氧樹脂發(fā)展到今天已經(jīng)走過了六十多年，產(chǎn)量不斷增加，新品種的不斷增多，環(huán)氧樹脂在汽車工業(yè)、船舶及重防腐涂料、建筑業(yè)、膠粘劑以及食品、航空航天等領(lǐng)域都有大量應(yīng)用。

環(huán)氧樹脂具有大量的活性和極性基團(tuán)：環(huán)氧基、醚鍵、輕基等，因此具有較多優(yōu)良的性能和反應(yīng)活性。不同種類的環(huán)氧樹脂可與相應(yīng)的固化劑進(jìn)行交聯(lián)固化，生成三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通過添加各種促進(jìn)劑、改性劑等以滿足生產(chǎn)生活的各種性能要求。環(huán)氧樹脂具有良好的耐熱及耐化學(xué)藥品性能，固化時(shí)收縮率非常小，所形成的固化物粘結(jié)性能極好，除此之外其機(jī)械和電器性能也非常優(yōu)異；其缺點(diǎn)也非常明顯，耐候性比較差，韌性也不強(qiáng)，施工環(huán)境極端時(shí)容易開裂、剝落。

按化學(xué)結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂有縮水甘油醚類、脂環(huán)族類和環(huán)氧化烯烴類等幾大類型，其中雙酚A型環(huán)氧樹脂屬于縮水甘油醚類，是使用最多的環(huán)氧樹脂品種。雙酚A型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基可以提高其反應(yīng)活性，亞甲基鏈段可給予其柔韌性，醚鍵賦予了其耐化學(xué)藥品性能，羥基提供了其粘結(jié)性，而其骨架則增強(qiáng)了樹脂的強(qiáng)韌性和耐熱性為拓寬環(huán)氧樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域，克服其缺陷，國內(nèi)外的研究內(nèi)容主要集中在對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性以提高其水溶性，降低VOC含量以達(dá)到環(huán)保要求，其中水性環(huán)氧樹脂就是一個(gè)主要的研究方向。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，環(huán)氧樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域不斷被擴(kuò)大，很多場合都對(duì)環(huán)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(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性。

環(huán)氧樹脂其固化物內(nèi)應(yīng)力大、質(zhì)脆、耐沖擊性和耐濕性差等。環(huán)氧樹脂粘結(jié)強(qiáng)度較大，交聯(lián)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(diǎn)，在很大程度上限制了其應(yīng)用范圍通常通過化學(xué)改性引入其他基團(tuán)改善性能，或者添加理想固化劑等改善環(huán)氧樹脂的性能。目前增韌改性通用型環(huán)氧樹脂是環(huán)氧樹脂研究的熱點(diǎn)問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種增韌型水性環(huán)氧樹脂及其制備方法與應(yīng)用。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供的一種增韌型水性環(huán)氧樹脂，其結(jié)構(gòu)式如式I或式II所示：

本發(fā)明還提供了上述增韌型水性環(huán)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(huán)氧丙醇聚合反應(yīng)，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(yīng)，得式II所示得化合物；

反應(yīng)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(dāng)溫度升到60-70℃時(shí)恒溫?cái)嚢璨⒌渭迎h(huán)氧丙醇，于2小時(shí)內(nèi)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?dú)獗Ｗo(hù)下，緩慢滴加甲基丙烯酸、苯乙烯，再加入引發(fā)劑，升溫至100-110℃，恒溫反應(yīng)1-2h，冷卻至40-50℃，調(diào)pH至7-8，恒溫反應(yīng)1-2h，即得。

優(yōu)選地，式III所示的化合物與環(huán)氧丙醇的摩爾比為n：(2n+2至2n+4)。