[发明专利]反应性环氧化合物及制备方法、核-壳型环氧树脂颗粒、水性环氧树脂组合物及涂料组合物

说明书

本发明关于一种反应性环氧化合物及制备方法、核‑壳型环氧树脂颗粒、水性环氧树脂组合物及涂料组合物，该反应性环氧化合物具有高水溶性。藉由将每分子具有至少二个环氧基团的环氧树脂与含有羧基的化合物混合获得该反应性环氧化合物，其中该含有羧基的化合物是由包含一级胺的聚醚胺与衍生自多元羧酸的酸酐进行反应而获得。该水性环氧树脂组合物是一环氧树脂被包封于本发明的反应性环氧化合物中，形成核‑壳型环氧树脂颗粒，并分散于溶剂中，该水性环氧树脂组合物是低挥发性有机化合物。

技术领域

本发明主张美国临时案专利申请号第US62/545,808号，申请日为2017年8月15日的优先权，且该优先权案全文揭示内容以参考方式并入本文中。

本发明是关于一种反应性环氧化合物，其亦可作为反应性界面活性剂。该反应性环氧化合物具有高水溶性。本发明还关于一种水性环氧树脂组合物，其是一环氧树脂被包封于该反应性环氧化合物中，形成核-壳型环氧树脂颗粒，并分散于溶剂中，该水性环氧树脂组合物为低挥发性有机化合物(VOC)。藉由该反应性环氧化合物的分子设计控制颗粒尺寸，可以制成约0.7μm的粒度(即粒子尺寸)。当与固化剂(如：水性胺类固化剂)混合并涂覆于基材上时，该水性环氧树脂組合物及固化剂的粒度(或表面积)对于涂膜的固化反应有很大的影响。该水性环氧树脂組合物的低挥发性有机化合物(VOC)含量低，且具有良好特性，使所得薄膜具有强大的耐腐蚀性及耐水性。

背景技术

水性环氧树脂市场预计将以稳定的速率成长，并且在预测期内将呈现近8％的复合年增长率(Compound Annual Growth Rate，CAGR)。向绿色和环保产品意识提升的转变，将推动全球水性环氧树脂市场直至2021年底的增长前景。

第一代水基(water-based)环氧树脂是使用界面活性剂于均质混合器中以高速搅拌所制备的环氧树脂乳剂。该环氧树脂乳剂具有耐水性差、与基材或面漆的黏合性差、机械稳定性低等缺陷，而这些缺陷皆是因为其中存在界面活性剂。美国专利US2013/0090413A1揭示一种水溶性环氧树脂，其是藉由使环氧树脂(B)与含有羧基化合物(A)反应而得，该羧基化合物(A)是由聚乙二醇单烷基醚(A-1)及酸酐(A-2)反应而得。该水溶性环氧树脂具有高水溶性并保持环氧树脂的乳剂稳定性。

发明内容

尽管前述美国专利US2013/0090413A1号已揭示一水溶性环氧树脂，本案发明人发现该水溶性环氧树脂含有来自聚乙二醇单烷基醚(A-1)及酸酐(A-2)反应而产生的酯键衍生物。已知具有酯键的化合物易于水解。因此，本发明目的之一是提供一类新的反应性环氧化合物，其不仅起到环氧树脂的作用，还起到反应性界面活性剂的作用，该反应性环氧化合物于水中具高溶解度，并使所得的固化涂层或固化膜具增进的耐腐蚀性及耐水性。此外，与现有的水溶性环氧树脂相较之下，本发明的反应性环氧化合物具有酰胺键，展现优异的稳定性且难以水解。再者，由于所述酰胺键与水反应时可形成氢键，故本发明的反应性环氧化合物可溶于水中以维持环氧树脂的乳剂稳定性。这类反应性环氧化合物可由通式(I)表示如下：

其中，Y表示脂肪族、环脂肪族、或芳香族基团；X₁表示其中R₄是一有机连接基团；X₂表示其中R₁是一有机连接基团(通常是包含取代或未取代烃基的饱和或不饱和烃基)；R₂是缩水甘油醚基团或其他有机连接基团；X₃表示R₃-(CO)_z-；其中R₃是氢或一有机连接基团，其可包含酯、醚、胺、环氧基或其他键合类型；n表示重复单元的数目，且其是1至20间的整数；x表示重复单元的数目，且其是0至40间的整数；y表示重复单元的数目，且其是0至40间的整数；及z表示重复单元的数目，且其是0至10间的整数。

根据本发明的一个实施态样，本发明的反应性环氧化合物及一环氧树脂混合在一起后，形成一种核-壳型环氧树脂颗粒，其中该环氧树脂是被包封于该反应性环氧化合物之中。