一种环氧树脂水基体系及其制备方法与流程

1.本发明涉及环氧树脂领域，尤其涉及一种环氧树脂水基体系及其制备方法。


背景技术：

2.水性环氧树脂分为乳液型和水溶型两种：一种是指通过物理方法，使环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配制的稳定分散体系；一种是要求环氧树脂分子上含有一定数目的极性基团，其本身具备一定的亲水性，以单分子或分子低聚体的形式分散于水中形成无色透明的水溶液。环氧树脂水基体系的制备方法主要有三种：(1)直接法，即机械法，用球磨机、胶体磨、均氏器等将环氧树脂磨碎，然后加入乳化剂水溶液，再通过机械搅拌将粒子分散于水；(2)相反转法，即通过相反转将聚合物从油包水状态转变成水包油状态；(3)自乳化法，又称化学法，即将极性基团引入环氧树脂分子骨架中，使其具有亲水性，从而可在水中分散。前两方法制得的粒子粒径较大，通常为μm级，而自乳化法所制得的粒子较细，通常为nm级，具有比前者更好的稳定性。目前，市售环氧树脂品种中只有少数甘油型环氧树脂可直接溶于水，大部分化石溶剂型环氧树脂。
3.水性环氧树脂保留了溶剂型环氧树脂的大部分优良性能，如较高的力学性能、优良的附着粘接性能、良好的化学稳定性和耐热性等，又不含或仅含少量的有机溶剂，从而使应用领域大大扩展，但是水性环氧树脂也存在固化过程中缩孔的现象，尤其在玻璃烤漆以及金属漆中固化温度较高，水分增发较快的涂料中，缩孔现象更为明显，其主要原因是环氧树脂在固化过程中收缩以及内应力过大。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目地在于提供一种环氧树脂水基体系及其制备方法，其中，所述环氧树脂水基体系，按照质量占比包括以下组分：环氧树脂65
‑
80％；含有柔性链段的聚合物17.9
‑
25％；胺类单体2
‑
10％；惰性填料0.1
‑
8％。
5.进一步地，所述环氧树脂优选低分子量的环氧树脂，其环氧值为0.4
‑
0.95。
6.进一步地，所述含有柔性链段的聚合物为聚丙二醇、端异氰酸酯基聚醚、聚氨基甲酸酯中的一种或多种。
7.进一步地，其特征在于，所述胺类单体为乙二胺、二亚乙基三胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、甲基二乙醇胺、二乙胺基丙胺、异佛尔酮二胺、苄基二甲胺、三乙胺中的一种或多种。
8.进一步地，所述惰性填料为聚二甲基硅氧烷、环甲基硅氧烷、聚醚聚硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的一种或多种。
9.进一步地，所述环氧树脂水基体系在25℃的条件下，粘度为1000
‑
3500cps，羟值为50
‑
250mg koh/g，固含量为60
‑
75％。
10.另一方面，本发明还提供一种环氧树脂水基体系的制备方法，包括以下步骤：
11.获取环氧树脂、含有柔性链段的聚合物、胺类单体溶解于去离子水，升温至100
‑
140℃，搅拌6
‑
12h；
12.然后降温至50
‑
80℃，加入惰性填料搅拌2
‑
6h，保温1
‑
5h，冷却至室温后，调ph至8
‑
9.5，过滤，即制得环氧树脂水基体系。
13.本发明提供的技术手段所能达到的有益效果如下：引入柔性链段，降低整个环氧树脂水基体系的玻璃化转化温度，可以在一定程度下降低收缩率；同时控制水性体系中的胺类配比，增加惰性填料，降低交联度，从而降低内应力。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明提供的环氧树脂水基体系制备流程图。
16.图2为本发明提供的环氧树脂水基体系配置成涂料喷涂后的漆膜表面与对比例的对比图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.本发明提供的技术方案是针对现有技术中存在的缩孔现象而设计，按照质量占比，所述环氧树脂水基体系包括以下组分：环氧树脂65
‑
80％；含有柔性链段的聚合物17.9
‑
25％；胺类单体2
‑
10％；惰性填料0.1
‑
8％。
19.其中，环氧树脂的选用没有过多的要求，常见的双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂等均可用于实现本发明提供的技术方案。作为优选，所述环氧树脂为低分子量的环氧树脂，环氧值为0.4
‑
0.95。
20.一方面，本发明引入了含有柔性连段的聚合物，降低所述环氧树脂水基体系的收缩率，所述含有柔性链段的聚合物为聚丙二醇、端异氰酸酯基聚醚、聚氨基甲酸酯中的一种或多种。
21.另一方面，控制所述环氧树脂水基体系中的胺类单体质量占比为2
‑
10％，在保证所述环氧树脂的粘度情况下，有效提高其固含量，进一步提高综合性能。所述胺类单体优选乙二胺、二亚乙基三胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、甲基二乙醇胺、二乙胺基丙胺、异佛尔酮二胺、苄基二甲胺、三乙胺中的一种或多种。
22.再一方面，添加惰性填料，降低所述环氧树脂水基体系的交联度，从而使得内应力更低，从侧面辅助所述含有柔性连段的聚合物，二者协同配合，进一步降低收缩率，减少缩孔现象的产生。作为优选，所述惰性填料为聚二甲基硅氧烷、环甲基硅氧烷、聚醚聚硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的一种或多种。
23.进而，本发明提供的环氧树脂水基体系在保证其粘度处于合理范围内的同时，提
高了其固含量，从而提高产品质量；具体来说，在25℃的条件下，其粘度为1000
‑
3500cps，羟值为50
‑
250mg koh/g，固含量为60
‑
75％。
24.另一方面，本发明还提供一种环氧树脂水基体系的制备方法，包括以下步骤：
25.获取环氧树脂、含有柔性链段的聚合物、胺类单体溶解于去离子水，升温至100
‑
140℃，搅拌6
‑
12h；
26.然后降温至50
‑
80℃，加入惰性填料搅拌2
‑
6h，保温1
‑
5h，冷却至室温后，调ph至8
‑
9.5，过滤，即制得所述环氧树脂水基体系。
27.【第一实施例】
28.本实施例提供一种环氧树脂水基体系，按照质量占比包括以下组分：
29.环氧树脂66％，端异氰酸酯基聚醚20％，二乙胺基丙胺8％，聚醚聚硅氧烷6％。其中，所述环氧树脂的环氧值为0.54。
30.本实施例提供的环氧树脂水基体系的制备方法包括以下步骤：
31.按照质量份获取环氧树脂、端异氰酸酯基聚醚、二乙胺基丙胺溶解于去离子水中，升温至130℃，搅拌6h，然后降温至78℃，加入聚醚聚硅氧烷，搅拌4h继续保温3h，冷却至室温，用中和剂调ph至8.5，即制得该环氧树脂水基体系。
32.所述环氧树脂水基体系为透明状液体，在25℃下测得粘度为1500cps，其固含量为60.2％，羟值为150mg koh/g。
33.【第二实施例】
34.本实施例提供一种环氧树脂水基体系，按照质量占比包括以下组分：
35.环氧树脂70％，端异氰酸酯基聚醚20％，六亚甲基二胺3.5％，聚醚聚硅氧烷6.5％。其中，所述环氧树脂的环氧值为0.46。
36.本实施例提供的环氧树脂水基体系的制备方法包括以下步骤：
37.按照质量份获取环氧树脂、端异氰酸酯基聚醚、六亚甲基二胺溶解于去离子水中，升温至130℃，搅拌7h，然后降温至60℃，加入聚醚聚硅氧烷，搅拌5h继续保温4h，冷却至室温，用中和剂调ph至9，即制得该环氧树脂水基体系。
38.所述环氧树脂水基体系为透明状液体，在25℃下测得粘度为1200cps，其固含量为62.5％，羟值为190mg koh/g。
39.【第三实施例】
40.本实施例提供一种环氧树脂水基体系，按照质量占比包括以下组分：
41.环氧树脂66％，聚氨基甲酸酯23％，六亚甲基二胺5％，聚二甲基硅氧烷6％。其中，所述环氧树脂的环氧值为0.8。
42.本实施例提供的环氧树脂水基体系的制备方法包括以下步骤：
43.按照质量份获取环氧树脂、聚氨基甲酸酯、六亚甲基二胺溶解于去离子水中，升温至130℃，搅拌7h，然后降温至60℃，加入聚二甲基硅氧烷，搅拌5h继续保温4h，冷却至室温，用中和剂调ph至9，即制得该环氧树脂水基体系。
44.所述环氧树脂水基体系为透明状液体，在25℃下测得粘度为1600cps，其固含量为62.5％，羟值为240mg koh/g。
45.【第四实施例】
46.本实施例提供一种环氧树脂水基体系，按照质量占比包括以下组分：
47.环氧树脂75％，聚氨基甲酸酯18％，甲基二乙醇胺5％，聚甲基苯基硅氧烷2％。其中，所述环氧树脂的环氧值为0.64。
48.本实施例提供的环氧树脂水基体系的制备方法包括以下步骤：
49.按照质量份获取环氧树脂、聚氨基甲酸酯、甲基二乙醇胺溶解于去离子水中，升温至120℃，搅拌7h，然后降温至60℃，加入聚甲基苯基硅氧烷，搅拌5h继续保温4h，冷却至室温，用中和剂调ph至8.5，即制得该环氧树脂水基体系。
50.所述环氧树脂水基体系为透明状液体，在25℃下测得粘度为1050cps，其固含量为63.6％，羟值为243mg koh/g。
51.参见图2，采用本发明第一实施例提供的环氧树脂水基体系配置成涂料喷涂后的漆膜表面如左图所示；右图为对比例，为市面上普通环氧树脂配置成涂料喷涂后的漆膜表面，从喷涂效果上看，右图缩孔现象明显，而左图喷涂表面较为光滑，说明本发明提供的制备方法有效地解决了水性环氧树脂存在的缩孔问题。
52.最后应说明的是：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。