[发明专利]一种水性环氧树脂乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环氧树脂技术领域，具体地是涉及一种水性环氧树脂乳液的制备方法。

背景技术

环氧树脂具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐热、耐寒性、防水、防潮、防霉和优良的粘结性能等，用它配制的环氧树脂胶粘剂素有万能胶之美称，广泛应用于化工、轻工、水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航天航空等工业领域，对国民经济发展起着极其重要的作用。环氧树脂尤为突出的优点有粘结强度高、固化收缩率小、工艺性能良好、制品尺寸稳定以及吸水率低。通用环氧树脂的收缩率只有1%～3%（酚醛树脂为8～10% ，有机硅树脂为6～8%，聚酯树脂为4～8%，丙烯酸酯为8～15%），在加填料后收缩率可达0.1%～0.3%。但环氧树脂也存在其不足，具体体现在：操作粘度大，固化物性脆，伸长率小，剥离强度低，耐机械冲击和热冲击差。因此对环氧树脂的改性主要集中在增柔、增韧改性，其目的主要是保持环氧树脂优点的基础上，降低环氧树脂的粘度，使环氧树脂的应用不需要加入溶剂，不加入稀释剂，降低环氧树脂应用的VOC（挥发性有机化合物）含量，达到绿色环氧水平，提高加工性能，提高剥离强度。因此世界环氧工业结构日益向“高性能化、高功能化、复合化、专用化、系列化和精细化”六大方向发展。

目前商品化的环氧树脂的粘度都较高，最低都在800cp以上，要达到无溶剂树脂粘度（通常为200~400cp）的要求还有相当大的差距，因此通用环氧树脂在应用时需要加入环氧活性稀释剂，而加入稀释剂后树脂的强度通常要降低。加入稀释剂后环氧树脂的耐热性能通常要下降，而用在绝缘材料领域要求环氧树脂具有较好的耐热性，因此在绝缘材料领域、特别是绝缘漆对环氧树脂提出了更高的要求。环氧树脂乳液能够满足低粘度和环保的要求，但是目前较多采用的环氧树脂乳化的方法，如加入少量稀释剂、丙烯酸类树脂成盐改性、常规乳化剂，这些乳化办法所制备的环氧乳液大多只能用于防腐涂料、地坪涂料、建筑涂料等领域，因这些体系均含有少量低分子物质使材料固化后介电损耗严重、电绝缘性能差。

超支化聚合物的概念是在1952年由Flory提出，并从理论研究的角度预见到ABg型单体的缩聚反应会生成高度支化的聚合物，它具有良好的溶解性和可加工的三维结构，而且不会交联。超支化聚合物具有良好的流体力学性能、独特的粘度行为、容易成膜和不易结晶等特性，因此近年来广大研究者对超支化聚合物的研究产生了极大的兴趣。

利用端羧基超支化聚合物能有效地使双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂乳化，但是要使端羧基超支化聚合物涉及到通用环氧树脂的各个领域，合成成本低、工艺路线简单、工业化容易的端羧基超支化聚合物将是前提。因此发明低成本商品化的具有一定刚性基团的原料和容易控制分子量的条件来合成端羧基超支化聚合物将具有极大的社会意义和经济价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水性环氧树脂乳液的制备方法，所得水性环氧树脂乳液稳定，且固化后不含低分子量乳化剂，适用于绝缘领域。

工艺简单、成本低廉、适于工业化生产的制备端羧基超支化聚合物的方法，制得的端羧基超支化聚合物能用于制备

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种水性环氧树脂乳液的制备方法，其是将数均分子量为4000~20000的端羧基超支化聚合物与环氧值大于0.4mol/100g的酚醛环氧树脂和/或双酚A型环氧树脂按重量比5～20:100在温度50℃～100℃的条件下混合均匀，滴加重量为环氧树脂重量的0.6~1.2倍的水，滴加完毕后，反应2~4小时，然后加入氨水，调节体系pH至6.8～7.5，即得所述水性环氧树脂，其中，所述端羧基超支化聚合物由AB₂型单体缩聚而成， AB₂型单体由三羧基化合物和/或偏苯三酸酐与等摩尔的双羟基化合物和/或双羟基化合物的二烷基醚在60～140℃下、有机溶剂中反应得到。

根据本发明的一个优选方面，所述的三羧基化合物为选自偏苯三甲酸、均苯三甲酸、1,2,3-苯三甲酸、1,3,5-三羧基环己烷、1,2,4-三羧基环己烷以及1,2,3-三羧基环己烷中的一种或多种的组合。

优选地，所述的双羟基化合物为选自双酚A、脂肪族二元醇及二羟基甲苯中的一种或多种的组合。所述双羟基化合物的二烷基醚为双羟基化合物的二甲醚或二乙醚。