[发明专利]一种环氧树脂微粒子、分散液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子技术领域，具体涉及一种具有长期分散稳定特性的环氧树脂微粒子及其制备方法。

背景技术

环氧树脂具有优异的性能，如附着力高、硬度高、耐磨性好等优点，已在工业上获得广泛的应用，但环氧树脂在应用时往往需要使用溶剂，这会对环境造成严重污染。随着人们环境保护意识的增强，具有长期分散稳定特性的环氧粒子水分散液越来越受到该领域科研工作者的重视，近年来已成为热门的研究方向，在涂料、粘合剂、精细化工助剂等多个领域获得广泛应用。

目前，国内外制备环氧树脂微粒子水分散液的方法主要有两种，即直接外乳化法和化学改性再乳化法。直接外乳化法指的是环氧树脂在添加表面活性剂的情况下，通过直接乳化或相反转法制备而成。化学改性再乳化法指的是环氧树脂先经化学反应改性，引进亲水性基团，然后再通过乳化或相反转法制备而成。表面活性剂又分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。非离子表面活性剂是一种在水中不离解成离子状态的两亲结构的化合物。正是非离子表面活性剂具有在水中不电离的特点，决定它在某些方面较离子型表面活性剂优越，如在水中和有机溶剂中都有较好的溶解性，在溶液中稳定性高，不易受强电解质无机盐和酸、碱的影响。另外，由于它具有分散、乳化、泡沫、润湿、增容等多种性能，因此在很多领域中都有重要用途。专利CN101117390A报道了一种水性环氧乳液的方法，该分散乳液是由环氧树脂和表面活性剂反应，通过相反转技术制备。该专利得到的环氧树脂微粒子平均粒径偏大。专利CN1911920A报道了2-氨基乙磺酸改性水性环氧树脂及其制备方法和由该水性环氧树脂制备的水性环氧乳液，该发明制备的水性环氧乳液具有粒子较细，乳液稳定性较高，但其环氧树脂粒度分布很宽。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有长期分散稳定特性的、平均粒子直径为50-400nm的环氧树脂微粒子。

本发明的另一目的是提供一种上述环氧树脂微粒子的分散液。

本发明还有一个目的是提供上述环氧树脂分散液的制备方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种环氧树脂微粒子，该微粒子由环环氧树脂在固化剂的作用下固化而成，其平均粒径为50-400nm。

一种环氧树脂微粒子的分散液，该分散液由上述环氧树脂微粒子、表面活性剂、固化剂和水组成。其中表面活性剂的质量为环氧树脂微粒子的10-50wt％，固化剂为环氧树脂微粒子的5-20wt％，水为环氧树脂微粒子的100-300wt％；优选为：表面活性剂10-30wt％，固化剂为6-15wt％，水150-200wt％。

一种环氧树脂微粒子的分散液的制备方法，包括如下步骤：先将环氧树脂和表面活性剂混合，升温并搅拌使之反应，然后调整搅拌速度，加入去离子水反应后，生成环氧树脂乳液，再加入固化剂搅拌，进行固化反应即得到环氧树脂微粒子分散液。

本发明的固化剂选自哌嗪、肼、己二酸二酰肼、二乙烯三胺、三乙烯四胺、双(4-氨基环乙基)、二氨基二苯基枫或二氨基二苯基甲烷中的一种或几种。

本发明的表面活性剂是指聚氧乙烯醚或其衍生物，优选具有如下结构：

其中，R是C_1-20的烷基，n是5-50的整数。相对于环氧树脂微粒子的总含量，表面活性剂的含量在10％-50％之间。

在制备方法中，各步的反应温度均为35-50℃；环氧树脂和表面活性剂混合时搅拌速度为300～350rpm，加入去离子水前将搅拌速度调整为400～700rpm，固化反应时的搅拌速度为300～350rpm。

一种具体的制备方法，包括如下步骤：在反应容器中加入环氧树脂和表面活性剂，升温到40℃后搅拌，搅拌速度为320rpm，反应20分钟后，调整搅拌速度到400～700rpm，加入去离子水。反应10～20分钟后，再加入去离子水，反应10～20分钟后，第三次加入去离子水；反应10～20分钟后，加入固化剂(如哌嗪、肼、己二酸二酰肼、二乙烯三胺、三乙烯四胺、双(4-氨基环乙基)、二氨基二苯基枫或二氨基二苯基甲烷等)的水溶液，在40℃下，300～350rpm搅拌固化即得到环氧树脂微粒子的水分散液。其中各组份按重量份计为：环氧树脂：100份；表面活性剂10-50份；每次加入的去离子水量：10～50份；固化剂水溶液：80～150份。优选范围：表面活性剂10-30份；每次加入去离子水量：20-30份；固化剂水溶液100-120份。