水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)乳液領(lǐng)域，具體涉及一種水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液及其制備方 法。
【背景技術(shù)】 溶劑型涂料，由于使用大量揮發(fā)性有機(jī)化合物（V0C)作溶劑，使用時(shí)溶劑揮發(fā)到空氣 中，不僅污染環(huán)境，而且浪費(fèi)資源，已引起社會(huì)的廣泛關(guān)注。隨著人民生活水平的提高，人民 對(duì)環(huán)境、安全、健康、可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)的關(guān)注度進(jìn)一步提高，各國(guó)環(huán)保法規(guī) 要求的進(jìn)一步嚴(yán)格，水性涂料取代溶劑型涂料勢(shì)在必行。在此背景下，各類溶劑型涂料的水 性化研究越來越受到人們的高度重視，水性涂料以水代替有機(jī)溶劑，使用安全、無毒，保障 了生產(chǎn)和施工人員的身體健康，消除了有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境的污染，即節(jié)約石油資源，又避免了 揮發(fā)性有機(jī)化合物對(duì)大氣的污染，達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的，因此開發(fā)水性涂料是未來涂 料工業(yè)的發(fā)展方向。水性涂料的質(zhì)量和環(huán)保性能取決于聚合物乳液的性能，因此，水性涂料 的關(guān)鍵技術(shù)是高性能聚合物乳液的開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0002] 水性環(huán)氧涂料具有溶劑含量極少、不易燃、易加工、固化快、附著力強(qiáng)、涂裝后的設(shè) 備易清洗等優(yōu)點(diǎn)，而獲得廣泛應(yīng)用，成為目前水性涂料中的重要品種，但是目前大多數(shù)國(guó)內(nèi) 企業(yè)由于合成工藝及單體不同，環(huán)氧樹脂乳液也多種多樣，但是性能卻千差萬(wàn)別，較少開發(fā) 高性能環(huán)氧樹脂乳液，或者雖已開發(fā)環(huán)氧樹脂乳液，其性能尚不能達(dá)到工業(yè)涂料的性能要 求，仍存在一些問題：韌性差、強(qiáng)度低、附著力差和耐水性差的缺點(diǎn)。由于其性能不如國(guó)外的 產(chǎn)品，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，因此急需研制出一種高性能的環(huán)氧樹脂乳液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的提供一種韌性、耐水性和力學(xué)性能好的水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液及 其制備方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液，按重量份計(jì)，該乳液由以下組分 制成：環(huán)氧樹脂56-60份，丙烯酸丁酯7-20份，苯乙烯1-2份，丙二醇甲醚3-5份，復(fù)配乳化 劑4-7. 5份，引發(fā)劑0. 2-0. 4份、去離子水50-70份，pH調(diào)節(jié)劑1-5份，助劑1-5份。
[0005] 所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型的E-51、E-44、E-42、E-35中的一種。
[0006] 所述復(fù)配乳化劑為非離子乳化劑、陰離子乳化劑、陰離子反應(yīng)性乳化劑按質(zhì)量比 2-4:1-2:1-1. 5比例的混合物，其中所述陰離子乳化劑選用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉，所述 非離子乳化劑選用聚乙二醇硬脂酸酯，所述陰離子反應(yīng)性乳化劑選用廣州市卓能貿(mào)易有限 公司生產(chǎn)的反應(yīng)性乳化劑NRS-138或反應(yīng)性乳化劑NRS-10。
[0007] 所述引發(fā)劑為過硫酸銨。
[0008] 所述助劑為脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨、脂肪醇聚氧乙烯醚或N-羥甲基丙烯酰胺。
[0009] 所述PH調(diào)節(jié)劑為乙醇胺。
[0010] 一種制備水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液的方法，此方法包括以下步驟：將復(fù)配乳化劑 與去離子水加入到反應(yīng)器中攪拌均勻，再將環(huán)氧樹脂、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙二醇甲醚加 入反應(yīng)器中攪拌均勻，然后加熱至80-85°C，控制在2-2. 5h內(nèi)緩慢滴加引發(fā)劑，再加入助劑 及pH調(diào)節(jié)劑控制溫度在90-95Γ下2. 5-3h，即得水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液。
[0011] 有益效果： 本發(fā)明聚合物乳液具有良好的力學(xué)性能、附著力強(qiáng)、耐水性、韌性好、耐磨性；制備方法 簡(jiǎn)單可行，合成過程易于控制，原料易得，成本較低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0012]
【具體實(shí)施方式】： 實(shí)施例1 水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液，按重量份計(jì)，稱取以下各個(gè)組分：環(huán)氧樹脂56份，丙烯酸丁 酯7份，苯乙烯1份，丙二醇甲醚3份，復(fù)配乳化劑4份，引發(fā)劑0. 2份、去離子水50份，pH 調(diào)節(jié)劑1份，助劑1份。
[0013]環(huán)氧樹脂為雙酚A型的E-51。引發(fā)劑為過硫酸銨，PH調(diào)節(jié)劑為乙醇胺，助劑為脂 肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨。復(fù)配乳化劑為非離子乳化劑、陰離子乳化劑、陰離子反應(yīng)性乳化劑 按質(zhì)量比2:1:1比例的混合物，其中所述陰離子乳化劑選用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉，所 述非離子乳化劑選用聚乙二醇硬脂酸酯，所述陰離子反應(yīng)性乳化劑選用廣州市卓能貿(mào)易有 限公司生產(chǎn)的反應(yīng)性乳化劑NRS-138。
[0014] 一種制備水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液的方法，此方法包括以下步驟：將復(fù)配乳化劑 與去離子水加入到反應(yīng)器中攪拌均勻，再將環(huán)氧樹脂、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙二醇甲醚加 入反應(yīng)器中攪拌均勻，然后加熱至80°C，控制在2h內(nèi)緩慢滴加引發(fā)劑，再加入助劑及pH調(diào) 節(jié)劑控制溫度在90-95°C下2. 5h，即得。
[0015] 實(shí)施例2 水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液，按重量份計(jì)，稱取以下各個(gè)組分：環(huán)氧樹脂60份，丙烯酸丁 酯20份，苯乙烯2份，丙二醇甲醚5份，復(fù)配乳化劑7. 5份，引發(fā)劑0. 4份、去離子水70份， pH調(diào)節(jié)劑5份，助劑5份。
[0016]環(huán)氧樹脂為雙酚A型的E-44。引發(fā)劑為過硫酸銨，PH調(diào)節(jié)劑為乙醇胺，助劑為脂肪 醇聚氧乙烯醚。復(fù)配乳化劑為非離子乳化劑、陰離子乳化劑、陰離子反應(yīng)性乳化劑按質(zhì)量比 4:2:1. 5比例的混合物，其中所述陰離子乳化劑選用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉，所述非離子 乳化劑選用聚乙二醇硬脂酸酯，所述陰離子反應(yīng)性乳化劑選用廣州市卓能貿(mào)易有限公司生 產(chǎn)的反應(yīng)性乳化劑NRS-138。
[0017] -種制備水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液的方法，此方法包括以下步驟：將復(fù)配乳化劑 與去離子水加入到反應(yīng)器中攪拌均勻，再將環(huán)氧樹脂、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙二醇甲醚加 入反應(yīng)器中攪拌均勻，然后加熱至85°C，控制在2. 5h內(nèi)緩慢滴加引發(fā)劑，再加入助劑及pH 調(diào)節(jié)劑控制溫度在95°C下3h，即得。
[0018] 實(shí)施例3 水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液，按重量份計(jì)，稱取以下各個(gè)組分：環(huán)氧樹脂58份，丙烯酸丁 酯14份，苯乙烯1. 5份，丙二醇甲醚4份，復(fù)配乳化劑5. 7份，引發(fā)劑0. 3份、去離子水60 份，pH調(diào)節(jié)劑3份，助劑3份。
[0019]環(huán)氧樹脂為雙酚A型的E-35。引發(fā)劑為過硫酸銨，PH調(diào)節(jié)劑為乙醇胺，助劑為N-羥甲基丙烯酰胺。復(fù)配乳化劑為非離子乳化劑、陰離子乳化劑、陰離子反應(yīng)性乳化劑按質(zhì) 量比3:1. 5:1. 2比例的混合物，其中所述陰離子乳化劑選用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉，所 述非離子乳化劑選用聚乙二醇硬脂酸酯，所述陰離子反應(yīng)性乳化劑選用廣州市卓能貿(mào)易有 限公司生產(chǎn)的反應(yīng)性乳化劑NRS-10。
[0020] 一種制備水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液的方法，此方法包括以下步驟：將復(fù)配乳化劑 與去離子水加入到反應(yīng)器中攪拌均勻，再將環(huán)氧樹脂、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙二醇甲醚加 入反應(yīng)器中攪拌均勻，然后加熱至83°C，控制在2h內(nèi)緩慢滴加引發(fā)劑，再加入助劑及pH調(diào) 節(jié)劑控制溫度在93°C下3h，即得。
[0021] 實(shí)施例4 在塑料表面測(cè)試：將實(shí)施例1-3制得的乳液分別使用4#線棒，涂布在PET基材上， 110°C烘干10S，使用3M膠帶拉扯，涂膜均無脫落。
[0022] 在金屬表面測(cè)試：將實(shí)施例1-3制得的乳液分別涂抹在馬口鐵上，70°C烘烤2h成 膜，其涂膜均顯示透明光滑，耐沾污性好，在-2〇°C16h、室溫8h，循環(huán)6次無明細(xì)變化，硬度 為H〇
[0023] 進(jìn)一步將本發(fā)明的產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品標(biāo)按國(guó)家涂料標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表 1 :表1
1、附著力測(cè)試：GB/T9286-1998《色漆和清漆漆膜的劃格試驗(yàn)》；2、外觀透明度測(cè) 試：GB/T1721-2008《清漆、清油及稀釋劑外觀和透明度測(cè)定法》；3、穩(wěn)定性測(cè)試：乳液 放進(jìn)50°C恒溫烘箱靜置兩周，觀察乳液穩(wěn)定性；4、耐溶劑測(cè)試：GB/T23989-2009《涂料 耐溶劑擦拭性測(cè)定法》；5、V0C含量測(cè)試：HJ/T201-2005《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)行 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》； 6、 耐沖擊性按GB1732-79《漆膜耐沖擊測(cè)定法》； 7、 杯突試驗(yàn)按GB/T9753-88《色漆和清漆杯突試驗(yàn)》； 8、 柔韌性按GB/T1731-93《漆膜柔韌性測(cè)定法》； 耐水性按GB1733-93《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)漆膜耐水性測(cè)定法》。對(duì)比例1，東莞 廣通化工制品有限公司，BH-620 ;對(duì)比例2,北京市前門化工原料有限公司，CYDW-100,對(duì)比 例3,深圳市楠帝化工有限公司，BH-122A。從上表可以看出本發(fā)明產(chǎn)品比同類水性產(chǎn)品在 附著力和穩(wěn)定性上具有明顯優(yōu)勢(shì)，在環(huán)保上明顯優(yōu)于溶劑型產(chǎn)品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于按重量份計(jì)，該乳液由以下組分制成：環(huán)氧 樹脂56-60份，丙烯酸丁酯7-20份，苯乙烯1-2份，丙二醇甲醚3-5份，復(fù)配乳化劑4-7. 5 份，引發(fā)劑〇. 2-0. 4份、去離子水50-70份，pH調(diào)節(jié)劑1-5份，助劑1-5份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于：所述環(huán)氧樹脂為雙 酚A型的E-51、E-44、E-42、E-35 中的一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于：所述復(fù)配乳化劑為 非離子乳化劑、陰離子乳化劑、陰離子反應(yīng)性乳化劑按質(zhì)量比2-4:1-2:1-1. 5比例的混合 物，其中所述陰離子乳化劑選用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉，所述非離子乳化劑選用聚乙二 醇硬脂酸酯，所述陰離子反應(yīng)性乳化劑選用廣州市卓能貿(mào)易有限公司生產(chǎn)的反應(yīng)性乳化劑 NRS-138或反應(yīng)性乳化劑NRS-10。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于：所述引發(fā)劑為過硫 酸銨。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于：所述助劑為脂肪醇 聚氧乙烯醚硫酸銨、脂肪醇聚氧乙烯醚或N-羥甲基丙烯酰胺。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液，其特征在于：所述PH調(diào)節(jié)劑為乙 醇胺。7. -種制備權(quán)利要求1所述的水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液的方法，其特征在于此方法包 括以下步驟：將復(fù)配乳化劑與去離子水加入到反應(yīng)器中攪拌均勻，再將環(huán)氧樹脂、丙烯酸丁 酯、苯乙烯、丙二醇甲醚加入反應(yīng)器中攪拌均勻，然后加熱至80-85Γ，控制在2-2. 5h內(nèi)緩 慢滴加引發(fā)劑，再加入助劑及pH調(diào)節(jié)劑控制溫度在90-95Γ下2. 5-3h，即得水性涂料用環(huán) 氧樹脂乳液。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水性涂料用環(huán)氧樹脂乳液及其制備方法，按重量份計(jì)，該乳液由以下組分制成：環(huán)氧樹脂56-60份，丙烯酸丁酯7-20份，苯乙烯1-2份，丙二醇甲醚3-5份，復(fù)配乳化劑4-7.5份，引發(fā)劑0.2-0.4份、去離子水50-70份，pH調(diào)節(jié)劑1-5份，助劑1-5份。本發(fā)明聚合物乳液具有良好的力學(xué)性能、附著力強(qiáng)、耐水性、韌性好、耐磨性；制備方法簡(jiǎn)單可行，合成過程易于控制，原料易得，成本較低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C08F2/30, C08F2/26, C09D151/08, C08F220/18, C08F283/10, C08F212/08, C09D7/12, C09D5/16
【公開號(hào)】CN105419551
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510853826
【發(fā)明人】何晨旭
【申請(qǐng)人】何晨旭, 宿遷嶸錦信息科技有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月30日