專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水性環(huán)氧涂料及其制備方法，尤其涉及一種用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液及其制備方法。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹(shù)脂涂料是一種高性能涂料，應(yīng)用十分廣泛。它具有多種優(yōu)點(diǎn)，包括對(duì)各種基層都有很強(qiáng)的附著力，涂層的硬度高，具有良好的耐水和耐化學(xué)性，較好的耐磨性等，可作為地坪，地板涂料、金屬防銹底漆，船舶涂料等。但目前絕大多數(shù)環(huán)氧樹(shù)脂涂料為溶劑型涂料，含有大量的可揮發(fā)有機(jī)化合物(VOC)，有毒、易燃，污染大氣層，對(duì)環(huán)境和人體都造成危害。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)保護(hù)環(huán)境的要求日益提高，使用水性涂料的呼聲日益高漲。我國(guó)在1989年12月頒布了環(huán)境保護(hù)法，促使水性環(huán)氧涂料的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用迅速發(fā)展。水性環(huán)氧涂料的研究中很大的一部分是水性環(huán)氧涂料固化劑的改性。如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(公開(kāi)號(hào)為CN1415680A)公開(kāi)了對(duì)多乙烯多胺進(jìn)行改性，工藝步驟為(1)單環(huán)氧化合物與多乙烯多胺封端；(2)對(duì)經(jīng)封端的多乙烯多胺與雙環(huán)氧化合物加成；(3)然后加入醋酸成鹽，得水溶性環(huán)氧固化劑。
用上述方法合成的固化劑為水溶性固化劑，該固化劑在使用過(guò)程中存在如下缺陷a、固化劑的親水性太強(qiáng)，它與環(huán)氧乳液的親水親油平衡值不匹配，固化劑和環(huán)氧乳液混合后固化時(shí)，固化劑以離子狀態(tài)從水相擴(kuò)散進(jìn)乳液粒子，因此樹(shù)脂粒子表面的固化劑濃度較高，使環(huán)氧乳液分散體表面由于交聯(lián)變得較硬，導(dǎo)致樹(shù)脂粒子表面的聚結(jié)成膜，這一現(xiàn)象阻止固化劑與環(huán)氧乳液進(jìn)一步的反應(yīng)，最終使涂料漆膜中的樹(shù)脂和固化劑分布不均勻。當(dāng)固化后的涂料漆膜再次碰到水時(shí)，由于固化劑具有很強(qiáng)的親水性，殘留的未參與反應(yīng)的固化劑立即重新溶到水中，涂料漆膜的耐水性極差。
b、固化劑體系的PH值8-9之間，是因加入醋酸成鹽導(dǎo)致的，有機(jī)胺鹽在水中以離子狀態(tài)存在，兩組分混合時(shí)，陽(yáng)離子參與了交聯(lián)反應(yīng)，陰離子部份分解，部分游離在涂料漆膜中，它是不穩(wěn)定的，遇到水重新回到水中，造成涂料漆膜不耐化學(xué)腐蝕(碰到堿如NaOH會(huì)生成醋酸鹽，遇到強(qiáng)酸會(huì)被分解等等)，因而失去了環(huán)氧樹(shù)脂的一些性能。另外，較低的PH值導(dǎo)致該類(lèi)環(huán)氧在鋼鐵上使用時(shí)出現(xiàn)“閃蝕”現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于水性環(huán)氧涂料，并與環(huán)氧乳液具有相近的親水親油平衡值，可以改善涂料漆膜耐化學(xué)腐蝕的環(huán)氧固化劑乳液。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的提供上述環(huán)氧固化劑乳液的制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案一種用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液，該環(huán)氧固化劑乳液按重量百分比由環(huán)氧樹(shù)脂固化劑50％～80％與環(huán)氧乳化劑20％～50％混合反應(yīng)，并在水分散介質(zhì)中乳化形成，其中所述的環(huán)氧乳化劑按重量百分比由以下組份反應(yīng)制得環(huán)氧樹(shù)脂 30％～60％聚乙二醇醚 10％～50％烷基酚聚氧乙烯醚 10％～40％
擴(kuò)鏈劑1％～10％。
作為優(yōu)選，所述的環(huán)氧乳化劑按重量百分比由以下組份反應(yīng)制得環(huán)氧樹(shù)脂 40％～60％聚乙二醇醚10％～30％烷基酚聚氧乙烯醚 10％～30％擴(kuò)鏈劑1％～8％。
作為優(yōu)選，乳液的粒徑為0.1μm～1μm。作為再優(yōu)選，乳液的粒徑為0.1μm～0.4μm。
作為優(yōu)選，水分散介質(zhì)為去離子水，去離子水占乳液總質(zhì)量的40％～60％。
作為優(yōu)選，環(huán)氧樹(shù)脂固化劑為多元胺。作為再優(yōu)選，環(huán)氧樹(shù)脂固化劑為對(duì)苯二胺、芐基二胺、間苯二甲胺，脂環(huán)族胺、復(fù)合型多元胺、酚醛胺、AC類(lèi)固化劑和二氰二胺中的一種或多種。
作為優(yōu)選，擴(kuò)鏈劑為芳香族二異氰酸酯。作為再優(yōu)選，擴(kuò)鏈劑為甲苯二異氰酸酯。
上述的用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液的制備方法，該方法包括以下的步驟a、取30％～60％的環(huán)氧樹(shù)脂，10％～50％的聚乙二醇醚和10％～40％的烷基酚混合，然后加入1％～10％擴(kuò)鏈劑，在70～110℃條件下反應(yīng)3～6小時(shí)，然后出料，制得環(huán)氧乳化劑，上述的百分比份數(shù)為占環(huán)氧乳化劑總重量的百分比；b、將a步驟中制得的環(huán)氧乳化劑加入到環(huán)氧固化劑中，攪拌并降溫，直至反應(yīng)完全停止，然后再重新升溫到40℃～90℃，保持溫度2～4小時(shí)，出料，再慢慢加入去離子水，乳化，制得環(huán)氧固化劑乳液。
本發(fā)明采用的是擴(kuò)鏈劑芳香族二異氰酸酯的方式，擴(kuò)鏈劑對(duì)反應(yīng)具有促進(jìn)作用，同時(shí)又可作為環(huán)氧乳化劑中的一分子接在環(huán)氧分子鏈上，起橋架作用。因而環(huán)氧乳化劑中不存在游離的小分子(如催化劑)等影響涂料漆膜的性能。
本發(fā)明采用兩種非離子型的表面活性劑聚乙二醇醚和烷基聚氧乙烯醚，在表面活性劑的選擇上充分考慮了乳液和固化劑的親水親油平衡值對(duì)環(huán)氧乳化劑乳化能力的影響，同時(shí)考慮到與水的相容性的影響、兩組分分子量的大小對(duì)環(huán)氧乳化劑性能的影響，制備出的環(huán)氧乳化劑具有合理的粘度，100％的固含量。
本發(fā)明的配方和工藝生產(chǎn)出的環(huán)氧固化劑乳液是水分散體的，由于采用了上述的環(huán)氧乳化劑，在慢慢添加水的條件下，它的粒徑可達(dá)到0.1μm～1μm，作為分散體，粒徑越小涂料漆膜的性能越好。同時(shí)，環(huán)氧固化劑乳液與環(huán)氧乳液具有相近的親水親油平衡值，兩組分混合后，當(dāng)水揮發(fā)后剩下的組分全部參與交聯(lián)反應(yīng)，涂料漆膜中不存在游離組分，因此固化后的涂料漆膜具有較低的表面能，可獲得荷葉效應(yīng)。另外，本發(fā)明的環(huán)氧固化劑乳液的PH值為10～13，它與環(huán)氧乳液混合后的PH在10以上，對(duì)鋼鐵表面形成一層保護(hù)膜，避免了涂刷過(guò)程中水對(duì)其造成的閃蝕。因而本發(fā)明特別是在鋼結(jié)構(gòu)防腐上使用具有優(yōu)越的特性。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1環(huán)氧樹(shù)脂EP-44300g聚乙二醇醚 80g烷基聚氯乙烯醚 90g
甲苯二異氰酸酯 30g將環(huán)氧樹(shù)脂EP-44、聚乙二醇醚、烷基聚氯乙烯醚等原材料加入到反應(yīng)釜中，升溫到80～90℃，待溶解到透明液體，抽真空-0.08MPa左右，保持30分鐘，然后降溫到70℃，加入甲苯二異氰酸酯反應(yīng)，在80℃～90℃反應(yīng)條件下反應(yīng)，反應(yīng)3h出料，制得環(huán)氧乳化劑。
將上述步驟中制得環(huán)氧乳化劑的環(huán)氧乳化劑加入到500g環(huán)氧固化劑中，攪拌并降溫，直至反應(yīng)完全停止，然后再重新升溫到40℃～90℃，保持溫度3～4小時(shí)，出料，再慢慢加入1000g去離子水，乳化，乳液的粒徑為0.1μm～0.2μm，制得環(huán)氧固化劑乳液。
實(shí)施例2環(huán)氧樹(shù)脂EP-44300g聚乙二醇醚 86g烷基聚氯乙烯醚 95g甲苯二異氰酸酯 32g將環(huán)氧樹(shù)脂EP-44、聚乙二醇醚、烷基聚氯乙烯醚等原材料加入到反應(yīng)釜中，升溫到80-90℃，待溶解到透明液體，抽真空-0.08MPa左右，保持30分鐘，然后降溫到70℃，加入甲苯二異氰酸酯反應(yīng)，在80℃～90℃反應(yīng)條件下反應(yīng)，反應(yīng)3h出料，制得環(huán)氧乳化劑。
然后將上述步驟中制得的環(huán)氧乳化劑加入到600g環(huán)氧固化劑中，攪拌并降溫，直至反應(yīng)完全停止，然后再重新升溫到40℃～90℃，保持溫度3～4小時(shí)，出料，再慢慢加入1050g去離子水，乳化，乳液的粒徑為0.1μm～0.2μm，制得環(huán)氧固化劑乳液。
權(quán)利要求
1.一種用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液，其特征在于該環(huán)氧固化劑乳液按重量百分比由環(huán)氧樹(shù)脂固化劑50％～80％與環(huán)氧乳化劑20％～50％混合反應(yīng)，并在水分散介質(zhì)中乳化形成，其中所述的環(huán)氧乳化劑按重量百分比由以下組份反應(yīng)制得環(huán)氧樹(shù)脂30％～60％聚乙二醇醚 10％～50％烷基酚聚氧乙烯醚10％～40％擴(kuò)鏈劑 1％～10％。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液，其特征在于所述的環(huán)氧乳化劑按重量百分比由以下組份反應(yīng)制得環(huán)氧樹(shù)脂 40％～60％聚乙二醇醚 10％～30％烷基酚聚氧乙烯醚 10％～30％擴(kuò)鏈劑 1％～8％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液，其特征在于乳液的粒徑為0.1μm～1μm。
4.如權(quán)利要求3所述的一種用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液，其特征在于乳液的粒徑為0.1μm～0.4μm。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液，其特征在于水分散介質(zhì)為去離子水，去離子水占乳液總質(zhì)量的40％～60％。
6.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液，其特征在于環(huán)氧樹(shù)脂固化劑為多元胺。
7.如權(quán)利要求6所述的一種用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液，其特征在于環(huán)氧樹(shù)脂固化劑為對(duì)苯二胺、芐基二胺、間苯二甲胺，脂環(huán)族胺、復(fù)合型多元胺、酚醛胺、AC類(lèi)固化劑和二氰二胺中的一種或多種。
8.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液，其特征在于擴(kuò)鏈劑為芳香族二異氰酸酯。
9.如權(quán)利要求8所述的一種用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液，其特征在于擴(kuò)鏈劑為甲苯二異氰酸酯。
10.如權(quán)利要求1所述的一種用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液的制備方法，其特征在于該方法包括以下的步驟a、取30％～60％的環(huán)氧樹(shù)脂，10％～50％的聚乙二醇醚和10％～40％的烷基酚混合，然后加入1％～10％擴(kuò)鏈劑，在70～110℃條件下反應(yīng)3～6小時(shí)，然后出料，制得環(huán)氧乳化劑，上述的百分比份數(shù)為占環(huán)氧乳化劑總重量的百分比；b、將a步驟中制得的環(huán)氧乳化劑加入到環(huán)氧固化劑中，攪拌并降溫，直至反應(yīng)完全停止，然后再重新升溫到40℃～90℃，保持溫度2～4小時(shí)，出料，再慢慢加入去離子水，乳化，制得環(huán)氧固化劑乳液。
全文摘要
本發(fā)明涉及水性環(huán)氧涂料及其制備方法，尤其涉及一種用于水性環(huán)氧涂料的環(huán)氧固化劑乳液及其制備方法。該環(huán)氧固化劑乳液由環(huán)氧樹(shù)脂固化劑與環(huán)氧乳化劑混合反應(yīng)，并在水分散介質(zhì)中乳化形成，其中所述的環(huán)氧乳化劑由環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙二醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚和擴(kuò)鏈劑反應(yīng)制得。本發(fā)明另外還提供了該環(huán)氧固化劑乳液的制備方法。本發(fā)明環(huán)氧固化劑乳液固化后的漆膜具有較低的表面能，可獲得荷葉效應(yīng)。同時(shí)，本發(fā)明的環(huán)氧固化劑乳液的pH值為10～13，它與環(huán)氧乳液混合后的pH在10以上，對(duì)鋼鐵表面形成一層保護(hù)膜，可以避免水對(duì)其造成的閃蝕。因而本發(fā)明特別是在鋼結(jié)構(gòu)防腐上使用具有優(yōu)越的特性。
文檔編號(hào)C09D5/02GK1891771SQ200510050589
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2005年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月5日
發(fā)明者過(guò)敏蘭 申請(qǐng)人:浙江安邦新材料發(fā)展有限公司