[发明专利]一种水溶性磷酸酯型双酚A环氧树脂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种水溶性磷酸酯型双酚A环氧树脂及其制备方法，该制备方法采用五氧化二磷作为磷酸化试剂与环氧树脂反应，将端环氧基变成反应性磷酸酯基团，然后又用氢氧化钠等碱性的乙醇水溶液水解并中和成环氧树脂磷酸酯盐，在提高亲水性制得稳定性良好的环氧树脂水乳液的同时，赋予改性环氧树脂一定的平滑、阻燃、耐腐蚀、抗锈和消除静电的性能。该水溶性磷酸酯型双酚A环氧树脂具有优异的水溶性，能与水方便地制备成质量浓度不大于70％的水溶性磷酸酯型双酚A环氧树脂乳液。

技术领域

本发明涉及高分子合成及乳化技术领域，主要适用于制造水溶性或水分散环氧树脂，具体是一种水溶性磷酸酯型双酚A环氧树脂及其制备方法。

背景技术

水性环氧树脂通常指的是环氧树脂在一定技术手段下以微粒、液滴或胶体形式稳定地分散于水中所制备的乳液、水分散体系或水溶液；由于环氧树脂本身不溶于水，因此其水性化的实质是在其分子链中引入有亲水作用的分子链段或者在其混合体系中加入有乳化作用的两亲性(亲水/亲油)组分，使环氧树脂能够在水中进行溶解、分散或乳化。由于不含挥发性溶剂，水性环氧树脂在施工操作中更加环保、安全和方便。

环氧树脂磷酸酯兼具一般环氧树脂和磷酸酯类化合物的优点，但由于磷酸化过程复杂，不易控制，环氧树脂磷酸化技术鲜见于文献报道。现有的相关技术可见的有美国专利(U.S.P.NO.4397970；NO.4289812；NO.4164487；NO.4059550)，在使用前将磷酸与环氧树脂简单混合，或以二氯甲烷、正己醇、正丁醇、甲基乙基酮等溶剂或其混合溶剂作为反应介质将磷酸与环氧树脂混合，后加入少量的水部分水解，再以有机胺中和而形成组分复杂的环氧树脂磷酸酯，制备可水分散环氧树脂涂料的报道；以及丁纪恒、刘栓、顾林等使用磷酸在丙酮溶液中与环氧树脂反应制备环氧树脂磷酸酯，并以N,N-二甲基乙醇胺中和、水解制备水性环氧磷酸酯的报道(环氧磷酸酯/水性环氧涂层的耐蚀性能[J]，中国表面工程，2015，V28,(2))。据报道，第一种路线制备的环氧树脂磷酸酯用作涂料可形成平滑、致密的漆膜，该漆膜具有良好的耐化学性、耐潮气、耐腐蚀以及良好的附着力和极佳的柔韧性；第二种路线制备的环氧树脂磷酸酯用作水性防腐材料，对金属基材具有良好的保护作用。不过，以上两种路线由于使用磷酸为磷酸化试剂，磷酸作为三元酸，存在着三级电离，形成的磷酸酯水解转化率低，且产物复杂，其组份中含有未反应的环氧树脂、环氧树脂磷酸单酯、环氧树脂磷酸双酯、环氧树脂磷酸三酯、环氧树脂磷酸二聚酯，少量游离的磷酸；且磷酸酯水解转化率低，约在30～40％；形成的产物必须现场使用，长期存放会因混合物中的磷酸酯的再次水解或乳液中溶解的粒子出现热力学不稳定现象，出现沉淀或分层。

发明内容

针对上述现行水性磷酸酯环氧树脂制备技术的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种水溶性磷酸酯型双酚A环氧树脂及其制备方法。该制备方法采用五氧化二磷作为磷酸化试剂与环氧树脂反应，将端环氧基变成反应性磷酸酯基团，然后又用氢氧化钠等碱性的乙醇水溶液水解并中和成环氧树脂磷酸酯盐，在提高亲水性制得稳定性良好的环氧树脂水乳液的同时，赋予改性环氧树脂一定的平滑、阻燃、耐腐蚀、抗锈和消除静电的性能(磷酸酯的特性)。该水溶性磷酸酯型双酚A环氧树脂具有优异的水溶性，能与水方便地制备成质量浓度不大于70％的水溶性磷酸酯型双酚A环氧树脂乳液。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，

一种水溶性磷酸酯型双酚A环氧树脂，以双酚A环氧树脂和五氧化二磷通过以下反应制备得到，

其中，

一种水溶性磷酸酯型双酚A环氧树脂的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)以五氧化二磷为原料制备磷酸酯型双酚A环氧树脂：