一种水性环氧树脂涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水性涂料，具体涉及一种水性环氧树脂涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 环氧树脂具有非常好的力学效果、电绝缘性、耐化学品和粘接功能，然而，目前市 面上的常见涂料配方都含有较多的有机溶剂，如丙酮、甲苯等，会造成环境污染并危及人们 的身体健康。特别是最近几年，因为环境的恶化，公众的环保意识逐渐提高，政府在大力限 制V0CS的排放，环保型涂料的发展向水性的趋向越来越明显。水性环氧涂料体系污染环境 较小，不需要处理污染物排放及后处理的问题，此外，涂料的使用成本也较低廉。发展高效 水性环氧涂料是解决溶剂型环氧树脂涂料尚VO C s排放的有效途径。
[0003] 水性涂料的制备主要以分散剂和环氧树脂通过机械法混合乳化，然后和固化剂混 合涂覆。比如最新的中国专利CN104271630A和CN104520356A公布了陶氏公司的以聚乙烯醇 为分散剂，制备稳定的水性环氧树脂分散体的研究。除此之外，化学改性，将极性亲水基团 引入环氧树脂分子结构中，使其具有双亲性，无需另加乳化剂，环氧树脂也能分散于水中而 形成稳定的水分散液。如中国专利CN104311795A所采用的以氨基酸等物质与环氧树脂中的 环氧键反应得到极性基团的环氧树脂，后者和水形成分散体或者加入无机碱形成水溶液。 但是，无论是通过外加乳化剂法还是自乳化法，提高环氧树脂和固化剂的相容性、降低对环 境造成的的污染，延长涂料适用期，实现高性能涂膜成为这一体系研究的核心内容。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了提供一种不含有机溶剂、性能较好的水性涂料。
[0005] 为了达到上述目的，本发明提供了一种水性环氧树脂涂料，该水性环氧树脂涂料 通过环氧树脂与乳化剂混合乳化，然后和固化剂混合得到;其中，环氧树脂采用E-44型环氧 树脂;乳化剂采用E-44型环氧树脂和聚乙二醇反应制得，结构式如下：
固化剂采用E-44型环氧树脂和甲基氨基葡萄糖反应制得，结构式如下：
其中，n=0-l，m=20-22。
[0006] 乳化剂制备的具体步骤如下：机械搅拌下，将58.9gE-44型环氧树脂和30.0g聚乙 二醇(PEG1000)投入三颈烧瓶中，置于油浴锅中，温度上升至180°C，添加0.76g过硫酸铵，保 持180°C恒温，机械搅拌2小时制得。
[0007] 固化剂制备的具体步骤如下：3.37g甲基氨基葡萄糖用13g二氧六环溶解后，与 2.04g环氧树脂于80°C下搅拌2小时，然后加入氢氧化钠固体0.07g，继续搅拌lh，所得溶液 蒸干即得所述固化剂。
[0008] 本发明还提供了上述水性环氧树脂涂料的制备方法，包括以下步骤： (1) 环氧树脂乳液的制备:取47.44g环氧树脂和9.65g乳化剂置于水浴锅中，加热至60 °C并保持恒温，匀速加入25g蒸馏水，机械搅拌1小时制得乳液； (2) 水性环氧树脂涂料的制备:取4.94 g步骤(1)制备得到的乳液、4.18g固化剂置于水 浴锅中，加热至50°C并保持恒温，搅拌lh，即得所述水性环氧树脂涂料。
[0009] 本发明相比现有技术具有以下优点：本发明以自制乳化剂乳化环氧树脂，乳化液 稳定性好，放置7天仍不分层。同时以甲基氨基葡萄糖和E-44型环氧树脂的亲核取代反应得 到一种水溶性较好的固化剂，该固化剂对环氧树脂乳液的固化效果优良，涂膜退火固化后 涂膜牢固，稳定性好，透明有一定光泽。本发明水性环氧树脂涂料中仅条件了少量水，不含 有机溶剂，且涂料进行涂覆得到的涂膜透明牢固，硬度适中，耐有机溶剂侵蚀。
【附图说明】
[0010]图1为本发明乳化剂的制备反应式； 图2为本发明固化剂的制备反应室式。
【具体实施方式】
[0011]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0012]实施例1:乳化剂的制备 机械搅拌下，将58.9gE-44型环氧树脂和30.0g聚乙二醇(PEG1000)投入100ml三颈烧瓶 中，置于油浴锅中，温度上升至180°C，添加0.76g过硫酸铵，保持180°C恒温，机械搅拌2小时 制得乳化剂，为棕黄色液体。温度降至室温后，乳化剂凝固呈固体状。反应式如图1所示。。 [00 13]实施例2:环氧树脂乳液的制备 在装有机械搅拌器的l〇〇ml三颈反应瓶中，将47.44gE-44型环氧树脂和9.65g实施例1 中的自制乳化剂投入瓶中，置于水浴锅中，加热至60°C并恒温，匀速加入25g蒸馏水，机械搅 拌1小时制得乳液。乳液为白色。
[0014] 实施例3:固化剂的制备 三口烧瓶上装好机械搅拌器和回流冷凝管，将2.04gE-44型环氧树脂投入反应烧瓶中， 3.37g甲基氨基糖用13g二氧六环溶于烧杯中，转移至反应烧瓶，烧瓶置于水浴锅中，加热至 80°C后保持恒温，搅拌2小时，然后加入氢氧化钠固体0.07g，继续搅拌lh，制得产物溶液，固 化剂蒸干，得到乳白色均匀体系。薄层硅胶色谱(TLC)发现，产物和两个反应物，包括氨基葡 萄糖和E-44的极性差异较大，且在254nm紫外光下显色，说明含有芳烃，极性比E-44大，说明 引入了强极性的羟基化合物氨基糖。 1HNMR检测发现，化学位移值6.5-7.0左右有信号，应该 是苯环上的Η的峰，4.5~4.75有信号峰，应该是与氧相连的亚甲基上的Η的峰，3.5~4.2有信 号峰，应该是甲基氨基葡萄糖的上糖环的Η的峰，2.0~2.75有信号峰，应该是与氮原子相连 的烷基的Η的峰，1.0~1.5有信号峰，应该是甲基上的Η的峰。这说明，生成的产物分子中包含 了苯环和甲基氨基葡萄糖，环氧树脂分子与甲基氨基葡萄糖反应成功。反应式如图2所示。
[0015] 实施例4:乳液和固化剂的混合制备水性涂料 装好机械搅拌器，将4.94g实施例2中制备得到的环氧树脂乳液、4.18g实施例3中制备 得到的固化剂、10mL水投入50ml单口烧瓶中，置于水浴锅中，加热至50°C并保持恒温，搅拌 lh。得到水性涂料。
[0016]实施例5: 7K性涂料的性能表征 乳液固含量的测定:称取3.26试样，置于干燥洁净的表面皿上，干燥温度为105°C左 右，干燥时间3-4小时，通过测量干燥前后的重量，确定固含量的大小。计算得到乳液的固 含量为60%。
[0017]实施例6: 7K性涂料的涂覆和固化 首先准备好尺寸为40X90mm的马口铁片，用粗细两种砂纸、丙酮处理好铁片的表面。 将实施例4制备得到的水性涂料用玻璃棒均匀涂覆在铁片上，室温下24h晾干，最后将铁片 置于烘箱中50°C下24h烘干成膜。制备好的涂抹样板完全干燥后，外观理想，透明，有光泽， 非常平整，无气泡，光滑且不易脱落。
[0018] 取实施例4制备得到的水性涂料，涂在干燥洁净的载玻片上，放在100°C烘箱下干 燥成膜，观察其成膜外观，主要是观察固化后膜表面的光滑度、光泽度及是否有缩孔。发现 外观理想，透明，有光泽，非常平整，无气泡，光滑且不易脱落。
[0019] 选用乙酸乙酯倒入洁净的玻璃培养皿，将涂膜固化后的载玻片置于其中，24h后取 出。发现涂膜对其的耐性较好，浸泡24h后没有脱落，没有气泡，依旧平滑。
【主权项】
1. 一种水性环氧树脂涂料，所述水性环氧树脂涂料通过环氧树脂与乳化剂混合乳化， 然后和固化剂混合得到；其特征在于:所述环氧树脂采用E-44型环氧树脂;所述乳化剂采用 E-44型环氧树脂和聚乙二醇反应制得;所述固化剂采用E-44型环氧树脂和甲基氨基葡萄糖 反应制得。2. 根据权利要求1所述的水性环氧树脂涂料，其特征在于:所述乳化剂通过以下步骤制 备得到:机械搅拌下，将58.9gE-44型环氧树脂和30.0 g聚乙二醇投入三颈烧瓶中，置于油浴 锅中，温度上升至180°C，添加0.76g过硫酸铵，保持180°C恒温，机械搅拌2小时制得。3. 根据权利要求1所述的水性环氧树脂涂料，其特征在于:所述固化剂通过以下步骤制 备得到：3.37g甲基氨基葡萄糖用13g二氧六环溶解后，与2.04g环氧树脂于80°C下搅拌2小 时，然后加入氢氧化钠固体0.07g，继续搅拌lh，所得溶液蒸干即得所述固化剂。4. 权利要求1至3任一所述水性环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤： (1) 环氧树脂乳液的制备：取47.44g环氧树脂和9.65g乳化剂置于水浴锅中，加热至60 °C并保持恒温，匀速加入25g蒸馏水，机械搅拌1小时制得乳液； (2) 水性环氧树脂涂料的制备:取4.94 g步骤(1)制备得到的乳液、4.18g固化剂置于水 浴锅中，加热至50°C并保持恒温，搅拌lh，即得所述水性环氧树脂涂料。
【专利摘要】本发明公开了一种水性环氧树脂涂料及其制备方法，该水性环氧树脂涂料通过环氧树脂与乳化剂混合乳化，然后和固化剂混合得到；其中，环氧树脂采用E-44型环氧树脂；乳化剂采用E-44型环氧树脂和聚乙二醇反应制得；固化剂采用E-44型环氧树脂和甲基氨基葡萄糖反应制得。本发明水性环氧树脂涂料中仅添加了少量水，不含有机溶剂，且涂料进行涂覆得到的涂膜透明牢固，硬度适中，耐有机溶剂侵蚀。
【IPC分类】C08G59/14, C09D163/02, C08G59/62, C09D7/12, C08G81/00
【公开号】CN105505132
【申请号】CN201610002728
【发明人】焦岩, 陈敏东, 张明道, 聂琳, 蒋杰, 张志明, 李国鑫, 朱斌杰
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月6日