一种环氧树脂乳化剂及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种环氧树脂乳化剂及其制备方法和应用 (Epoxy resin emulsifier and preparation method and application thereof ) 是由 周江明 夏新年 李婧婧 杨聪 张琪 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种环氧树脂乳化剂及其制备方法和应用,将环氧树脂加热至30～50℃后,在搅拌条件下,加入含叔胺盐的水溶液并升温至70～120℃反应,即得环氧树脂乳化剂,该环氧树脂乳化剂在室温下可以将环氧树脂乳化成稳定乳液,乳液和汉森水性固化剂6870配合制成清漆,具有表面光滑,涂膜透明,硬度高,涂膜附着力强,耐腐蚀等优点。该环氧树脂乳化剂制备方法简单,仅需一步完成,反应条件温和,易于控制,原料易得,成本低,适用于工业化生产。(The invention discloses an epoxy resin emulsifier and a preparation method and application thereof, wherein epoxy resin is heated to 30-50 ℃, and then added with aqueous solution containing tertiary amine salt under the condition of stirring and heated to 70-120 ℃ for reaction to obtain the epoxy resin emulsifier, the epoxy resin emulsifier can emulsify the epoxy resin into stable emulsion at room temperature, and the emulsion is matched with Hansen waterborne curing agent 6870 to prepare varnish, and the varnish has the advantages of smooth surface, transparent coating, high hardness, strong coating adhesion, corrosion resistance and the like. The preparation method of the epoxy resin emulsifier is simple, only needs one step, has mild reaction conditions, is easy to control, has easily obtained raw materials and low cost, and is suitable for industrial production.)
技术领域
本发明涉及一种环氧树脂乳化剂，尤其涉及一种利用叔胺改性环氧树脂得到的乳化剂，还涉及该环氧树脂乳化剂的制备方法和在制备水性环氧树脂乳液中的应用，属于环氧涂料技术领域。
背景技术
环氧涂料具有优良力学性能、防腐性能和黏结性能及化学稳定性，广泛应用于防腐涂料、工业地坪涂料等，但目前主导产品主要为溶剂型，所含有机溶剂易燃易爆、易挥发，使用时造成环境污染，且具有或多或少的毒性。近10年来，为满足环保的要求，水性环氧树脂得到了广泛的发展。如中国专利(申请号CN201711431253.4，申请日2017.12.26)公开了一种自乳化水性环氧合成乳液的制备工艺，包括采用聚乙二醇、酸酐、2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯和环氧树脂制备水性环氧树脂乳液，该工艺具有制备步骤多、反应时间长等缺点。中国专利(申请号为CN201810134466.9，申请日2018.02.09)公开了一种环氧树脂乳化剂及水性环氧树脂的制备方法，包括用聚乙二醇、二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、溴乙烷和环氧树脂制备环氧树脂乳化剂和水性环氧树脂的制备，在制备时采用了溴乙烷为原料，该原料易挥发有毒，危害人体健康。目前国内水性环氧树脂均以乳液状态贮运，存在贮运稳定性及运输费用问题，且目前市面上出现的水性环氧涂料与进口产品相比，其性能上还存在较大差距。因此，开发可室温自乳化水性环氧树脂，具有重要的现实意义和广阔的应用前景，是我们国家经济建设的迫切要求。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种在室温下可以将环氧树脂乳化成稳定乳液的环氧树脂乳化剂，该环氧树脂乳化剂与环氧树脂制备的水性环氧乳液和汉森水性固化剂6870配合制成清漆，具有干膜表面光滑，涂膜透明，硬度高，涂膜附着力强，耐腐蚀等优点。
本发明另一个目的是在于提供一种环氧树脂乳液的制备方法，该方法仅需一步反应完成，反应条件温和，易于控制，原料易得，无需采用有机溶剂，成本低，适用于工业化生产。
本发明的第三个目的是在于提供环氧树脂乳化剂的应用，应用于制备分散稳定性好，且成膜性能优异的水性环氧树脂。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种环氧树脂乳化剂的制备方法，该方法是将环氧树脂加热至30～50℃后，在搅拌条件下，加入含叔胺盐的水溶液并升温至70～120℃反应，即得。
本发明的关键是在于采用叔胺盐作为环氧树脂的改性剂，叔胺和环氧官能团发生开环反应，叔胺盐反应后生成带环氧官能团的季胺盐，不但赋予环氧树脂较强的亲水性能，而且可以利用季胺盐的防腐蚀性能提高水性涂膜的电化学性能。
本发明的乳化剂由环氧树脂改性获得与环氧树脂匹配性好，解决了现有技术中常规乳化剂引入环氧树脂固化体系容易出现水泡发白、起泡、甚至脱落等现象的缺陷。
优选的方案，所述环氧树脂包括双酚A环氧树脂E51、双酚F环氧树脂YDF165、双酚F环氧树脂YDF170、酚醛环氧树脂F51、酚醛环氧树脂F54中至少一种。
优选的方案，所述叔胺盐包括三甲胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、三乙胺硫酸盐中至少一种。
优选的方案，所述叔胺盐的质量为环氧树脂质量的1％～50％。
优选的方案，反应时间为2～8h，较优选的反应时间为3～5h。
本乳化剂具有乳化能力强，室温即可乳化液体环氧树脂；由于以环氧树脂为原料制得，具有和环氧树脂优良的相溶性等优点；所采用原料为液体原料，改性的乳化剂仍然是液体状态。
本发明还提供了环氧树脂乳化剂的应用，其应用于制备水性环氧树脂乳液。
优选的方案，将环氧树脂乳化剂与环氧树脂搅拌均匀后，加水制成水性环氧树脂乳液。
优选的方案，所述环氧树脂包括双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚S环氧树脂、酚醛环氧树脂中至少一种。
优选的方案，所述环氧树脂与环氧树脂乳化剂的质量比为100：10～100：100；较优选的质量比为100：10～100：50。
优选的方案，所述水性环氧树脂乳液的固含量为50～70％。
本发明的环氧树脂乳化剂的具体制备方法：在40℃条件下加热环氧树脂，在搅拌条件下加入叔胺盐溶液，然后升温，并将温度保持在70～120℃反应，反应完成后，得到所述环氧树脂乳化剂。
本发明的一种水性环氧树脂的制备方法，将环氧树脂与环氧树脂乳化剂混合，用砂磨搅拌分散机搅拌均匀，得A物；将去离子水在高速搅拌下加入A物中，制备水性环氧树脂；水的加料时间为20分钟；水性环氧树脂的固含量为60％左右。
相对现有技术，本发明技术方案带来的有益技术效果：
本发明的环氧树脂乳化剂在常温条件下可以将环氧树脂乳化成稳定乳液，且环氧树脂乳化剂与环氧树脂制备的水性环氧树脂清漆具有干膜表面光滑，涂膜透明，硬度高，涂膜附着力强，耐腐蚀等优点。
本发明的环氧树脂乳化剂的制备方法仅需一步反应完成，反应条件温和，易于控制，原料易得，成本低，适用于工业化生产。
本发明的环氧树脂乳化剂特别适合应用于制备分散稳定性好，且成膜性能优异的水性环氧树脂。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来说明本发明的技术方案，但是本发明不局限于此：
实施例1：
一种环氧树脂乳化剂的制备方法：将50g环氧树脂E51投入到反应瓶中，搅拌，加热升温至40℃，然后加入8.85g三乙胺盐酸盐溶液，然后加热升温到90℃，维持反应5h，制得环氧树脂乳化剂。
实施例2：
一种环氧树脂乳化剂的制备方法：将50g环氧树脂F51投入到反应瓶中，搅拌，加热升温至40℃，然后加入11.96g三乙胺硫酸盐溶液，然后加热升温到70℃，维持反应8h，制得环氧树脂乳化剂。
实施例3：
一种环氧树脂乳化剂的制备方法：将50g环氧树脂YDF-165投入到反应瓶中，搅拌，加热升温至40℃，然后加入6.4g三甲胺盐酸盐溶液，然后加热升温到120℃，维持反应3h，制得环氧树脂乳化剂。
实施例4
一种水性环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将150g环氧树脂E51与实施例1所述环氧树脂乳化剂混合，用砂磨搅拌分散机搅拌均匀，得A物；
第二步，将130克去离子水在20min内滴加到上述A物中，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌40-60min，制得乳白色水性环氧树脂。
经测试：通过实施例4制备的水性环氧乳液和汉森水性固化剂6870配合制成清漆，水性环氧树脂清漆膜表面光滑，涂膜透明；铅笔硬度4H，涂膜附着力0级；在3.5％盐水中浸泡48h不发白、不起泡、不脱落、不变色；在3.5％盐水中浸泡48h后的膜的电化学交流阻抗值达1.881×107Ω。
实施例5：
一种水性环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将150g环氧树脂F51与实施例2所述环氧树脂乳化剂混合，用砂磨搅拌分散机搅拌均匀，得A物；
第二步：将130克去离子水在20min内滴加到上述水性环氧树脂中，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌40-60min，制得乳白色水性环氧树脂。
经测试：通过实施例5制备的水性环氧乳液和汉森水性固化剂6870配合制成清漆，水性环氧清漆膜表面光滑，涂膜透明；铅笔硬度6H，涂膜附着力0级；在3.5％盐水中浸泡48h不发白、不起泡、不脱落、不变色；在3.5％盐水中浸泡48h后的膜的电化学交流阻抗值达6.998×107Ω。
实施例6：
一种水性环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将50g环氧树脂YDF165与实施例3所述环氧树脂乳化剂混合，用砂磨搅拌分散机搅拌均匀，得A物；
第二步：将65克去离子水在20min内滴加到上述水性环氧树脂中，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌40-60min，制得乳白色水性环氧树脂。
经测试：通过实施例6制备的水性环氧乳液和汉森水性固化剂6870配合制成清漆，水性环氧清漆膜表面透明光滑；铅笔硬度5H，涂膜附着力0级；在3.5％盐水中浸泡48h不发白、不起泡、不脱落、不变色；在3.5％盐水中浸泡48h后的膜的电化学交流阻抗值达4.318×108Ω。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。