[发明专利]水性环氧树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属高分子技术领域，具体涉及一种水性环氧树脂的制备方法。

背景技术

环氧树脂它具有优良的工艺性能，机械性能和物理性能，可作为涂料、粘和剂、复合材料树脂基体、电子封装材料等广泛的应用于机械电子、航空航天、交通、建筑等领域。常用的环氧树脂大多数为粘稠的液体或固体，不溶于水，溶于芳烃类、酮类等有机溶剂。而有机溶剂易挥发、易燃易爆、有毒，随着对环境保护的要求日益迫切和严格，使环氧树脂的应用受到了很大的限制。因此，研究和开发性能适用而且稳定的水性环氧体系具有重大的现实意义。

目前，对环氧树脂水性化改性的方法存在一定的缺陷。外加乳化剂法是在加入一定量乳化剂的作用下，借助于超声波振荡、高速搅拌或均质机乳化等手段将环氧树脂以微粒状态分散于水中，形成稳定的水乳液。这样得到的乳化体系一般难以达到理想的贮存稳定性。同时由于使用了较多的乳化剂，这些乳化剂最终大部分会留在固化物中，从而使固化物的机械性能、耐水性和耐溶剂性等比溶剂型的差。通过自由基引发接枝反应将极性基团引入环氧树脂分子链上，可以使环氧树脂获得水溶性或水分散性，接枝反应一般是将环氧树脂溶于溶剂中，再投入丙烯酸类单体(如甲基丙烯酸、丙烯酸等)及引发剂，靠自由基的转移使环氧树脂分子中的-CH₂-成为活性点而引发丙烯酸类单体聚合。这种方法虽然理论上不破坏环氧基，但接枝反应与丙烯酸类单体的自聚是一对竞争反应，接枝率难以控制，而且，丙烯酸的羧基在适当温度下也可以和环氧基反应，可见，接枝反应工艺复杂，产物结构难以控制。因此，在目前对环氧树脂水性化改性的方法，都存在一定程度的不足之处。

发明内容

本发明提出的水性环氧树脂的制备方法，是一种从分子设计入手，采用化学改性法将离子基团引入到环氧树脂非极性链上，制得稳定性优良的水溶性环氧树脂的方法，具体技术如下：，

(1)在双酚A型环氧树脂中滴加一定配比的助溶剂I和II，搅拌均匀使树脂完全溶解。

(2)(1)产物与多元醇胺反应制备改性环氧树脂。反应完毕后抽真空，除去溶剂，在预热一段时间，使改性环氧树脂的粘度降低。

(3)向(2)制备的产物中缓慢滴加有机酸中和成盐。

(4)向(2)产物中加入一定量的水，稀释至固含量为50～60％，即可得改性环氧树脂水性体系。

所述步骤(1)中采用双酚A型环氧树脂，采用双酚A型环氧树脂，环氧值在0.2-0.51mol/100g。

所述步骤(1)中对高分子量环氧树脂，加入其30～50％重量的助溶剂，对低分子量环氧树脂，加入其10～30％重量的助溶剂。

所述步骤(1)中采用的助溶剂I和II分别为无水乙醇和乙二醇单丁醚，其配比为3∶3-6∶3。

所述步骤(2)中采用的多元醇胺为二乙醇胺。

所述步骤(2)中的二乙醇胺和双酚A型环氧树脂的摩尔比为1.1∶1-1∶0.6，反应温度为70～90℃，反应时间为3～5h。

所述步骤(3)中采用的有机酸为冰乙酸。

所述步骤(3)中加入与二乙醇胺等摩尔的冰乙酸，反应温度为50～65℃，反应时间为1～1.5h。

本发明提出的水性环氧树脂是稳定性优良的环氧树脂水性体系，从分子设计的角度出发，选用双酚A型环氧树脂，利用环氧基与一定量的二乙醇胺发生加成反应引入亲水基团，在获得亲水性的同时，保留尽可能多的环氧基，从而制得既可分散于水中，又具有较高的反应活性的改性双酚A环氧树脂。此时制得的改性树脂中虽然具有了亲水性的羟基，但由于树脂分子间的缔和作用，仍不能在水中很好的分散。因此在室温下，向上述改性环氧树脂中滴加冰乙酸，中和成盐，再加入一量的水，即得改性环氧树脂的水性体系。此水性环氧树脂分散粒径达到纳米级。所得水性环氧树脂的性能：

(1)离心稳定性：2000转/分，30分钟不分层

(2)储存稳定性：6个月不分层不破乳

(3)平均粒径：40nm左右

(4)淡黄色澄清液体，固含量50～60％

具体实施方式

下面通过实话例进一步描述本发明。

实施例1

A、改性环氧树脂的合成：

(1)在四颈烧瓶上配备搅拌装置、温度计和冲氮气导管，烧瓶在水浴中加热，将和56g(0.246mol)环氧树脂E-44(环氧值为0.44mol/100g)和16.8g(8.4g无水乙醇和8.4g乙二醇单丁醚)混合助溶剂加入烧瓶，通入氮气排除空气，加热至60℃使E-44完全溶解。