專利名稱：聚脲改性自乳化納米水性環氧乳液及制備方法
技術領域：
本發明屬化工技術領域，具體涉及一種聚脲改性自乳化納米水性環氧乳液的方法。
背景技術：
近年來，隨著世界經濟和科學技術的發展，全世界都在注重使用無毒、無污染的環保型涂料，其中水性涂料以其不燃、無毒、無味，施工時不需要特殊的施工設備、不必加溫固化、設備易清洗、不存在溶劑排放及處理問題，適用范圍廣、應用場合多、以及以廉價的水代替昂貴的有機溶劑等優點而受到人們的青睞。在水性涂料中，水性環氧涂料具有諸多優點，如低V0C、較小氣味、使用安全、可用水清洗等，且具備優良的物理化學性能，因此被廣泛的應用。目前全世界范圍內環氧樹脂水性化主要有機械法、相反轉法和化學改性法三種方法機械法和相反轉法制備的環氧乳液的穩定性較差，與水性環氧固化劑、填料及各種助劑配合使用效果不佳；化學改性法即自乳化法制備的水性環氧樹脂乳液中分散相粒子的尺寸可達到納米級，可形成穩定的水性環氧樹脂乳液。化學改性環氧樹脂一方面可以引入親水性的極性基團，這些親水性基團能幫助環氧樹脂在水中分散；另一方面也可以引入其他官能的基團或高分子鏈，用以改善環氧樹脂的物理性能或賦予其更多的優良特性。例如在油性體系利用聚氨酯改性環氧樹脂的研究層出不窮，近年來也開始在水性體系出現；但利用聚脲彈性體改性環氧的研究在油性體系還處于剛剛起步階段，南京大學的紀石等，利用聚脲改性環氧樹脂膠黏劑，提高了韌性與耐高溫性能，但是殘留了大量的有機溶劑不利于環境保護；水性體系此方面的研究還未見報道。
發明內容
本發明提出的改性自乳化納米環氧乳液的制備方法是運用化學改性法，將親水鏈段、聚脲鏈段引入環氧樹脂，即聚脲改性水性環氧樹脂，再結合高速分散機、膠體磨、均質機等加工手段，得到粒徑均勻，納米級，且性能優良的聚脲改性自乳化納米水性環氧乳液。本發明的技術方案如下本發明的聚脲改性自乳化納米水性環氧乳液，乳液固含量40-50%，平均粒徑 < 500nm,粘度 400-600 (mPa · S)。本發明的聚脲改性自乳化納米水性環氧乳液的制備方法，步驟如下1)在環氧樹脂中加入預熱到50 60°C的非離子型親水鏈段化合物水性二乙醇胺與端氨基聚醚D2000的混合物，質量比10 1，再加入三氟化硼乙醚或三苯基膦催化劑，于 80 100°C下反應4 他，得到改性環氧樹脂；催化劑用量為環氧樹脂重量的1 4% ；2)向步驟1)的改性環氧樹脂中滴加多異氰酸酯反應得到預聚體，反應溫度50 70°C，反應時間1 池；異氰酸酯基與1)步所加胺基比例為1 1 3 ；3)將步驟2)得到的預聚體與原料環氧樹脂混合均勻，反應溫度60 90°C，時間1 池；預聚體的添加量為環氧樹脂重量的10 20% ；4)將步驟幻制備的聚脲改性環氧樹脂在高速分散下滴加去離子水，直至體系粘度突然下降，得到環氧樹脂乳液；5)將4)制備的乳液經膠體磨研磨，再用均質機進行高壓乳化，得到穩定的聚脲改性自乳化納米水性環氧乳液。所述步驟幻中采用的多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二甲苯烷二異氰酸酯或六亞甲基二異氰酸酯。所述步驟3中高速分散機的分散速度為1000 4000r/min。所述步驟4中膠體磨研磨時間為0. 5 1. 5h，轉速為2500 3500r/min ；高壓均質機乳化壓力為30 lOOMPa，乳化時間為0. 5 1. 5h。本發明提出的自乳化納米水性乳液由于鏈段中引入了一種含非離子型親水鏈段的化合物，使環氧樹脂具有自乳化性能，改性環氧樹脂形成的水分散體系再經過均質機高壓乳化，分散粒徑達到納米級，長時間儲存，物化性能沒有明顯變化，具有很好的穩定性。此種方法合成過程不添加任何有機溶劑，是一種綠色涂料，且操作簡單，易于實現。采用本發明所得水性環氧乳液的性能如下
權利要求
1.聚脲改性自乳化納米水性環氧乳液，其特征是乳液固含量40-50%，平均粒徑 < 500nm,粘度 400-600 (mPa · S)。
2.權利要求1的聚脲改性自乳化納米水性環氧乳液的制備方法，其特征是步驟如下1)在環氧樹脂中加入預熱到50 60°C的非離子型親水鏈段化合物水性二乙醇胺與端氨基聚醚D2000的混合物，質量比10 1，再加入三氟化硼乙醚或三苯基膦催化劑，于80 100°C下反應4 他，得到改性環氧樹脂；催化劑用量為環氧樹脂重量的1 4% ；2)向步驟1)的改性環氧樹脂中滴加多異氰酸酯反應得到預聚體，反應溫度50 70°C，反應時間1 池；異氰酸酯基與1)步所加胺基比例為1 1 3 ；3)將步驟2)得到的預聚體與環氧樹脂混合均勻，反應溫度60 90°C，時間1 池； 預聚體的添加量為環氧樹脂重量的10 20% ；4)將步驟幻制備的聚脲改性環氧樹脂在高速分散下滴加去離子水，直至體系粘度突然下降，得到環氧樹脂乳液；5)將4)制備的乳液經膠體磨研磨，再用均質機進行高壓乳化，得到穩定的聚脲改性自乳化納米水性環氧乳液。
3.如權利要求2所述的方法，其特征是步驟幻中采用的多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二甲苯烷二異氰酸酯或六亞甲基二異氰酸酯。
4.如權利要求2所述的方法，其特征是步驟3中高速分散機的分散速度為1000 4000r/mino
5.如權利要求2所述的方法，其特征是步驟4中膠體磨研磨時間為0.5 1.證，轉速為2500 3500r/min ；高壓均質機乳化壓力為30 lOOMPa，乳化時間為0. 5 1. 5h。
全文摘要
本發明涉及聚脲改性自乳化納米水性環氧乳液及制備方法，乳液固含量40-50％，平均粒徑＜500nm，粘度400-600(mPa·s)。本發明提出的自乳化納米水性乳液由于鏈段中引入了一種含非離子型親水鏈段的化合物，使環氧樹脂具有自乳化性能，改性環氧樹脂形成的水分散體系再經過均質機高壓乳化，分散粒徑達到納米級，長時間儲存，物化性能沒有明顯變化，具有很好的穩定性。此種方法合成過程不添加任何有機溶劑，是一種綠色涂料，且操作簡單，易于實現。
文檔編號C08G59/14GK102321252SQ20111013430
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月23日 優先權日2011年5月23日
發明者劉曉非, 劉運飛, 吳博, 支曉娜 申請人:天津大學