新材料及其应用

本发明公开了一种自乳化型水性环氧乳液及其制备方法。该制备方法首先将***～***份单官伯胺、***～***份聚醚、***～***份活性稀释剂混合，在60～80℃水浴、搅拌下反应2～3小时，合成出一种带有多亲水段的端氨基聚醚；然后加入1聚醚质量的环氧树脂，在60～80℃水浴下反应2～3小时，用冰醋酸中和，制备出自乳化环氧树脂；最后加水完成乳化。得到的水性环氧乳液固含可达70％，黏度在5938～8783mpa·s之间，与市面所售胺类水性固化剂复配后，漆膜平整光滑、附着力强、硬度大，柔韧性、耐水性、耐酸碱性、耐冲击性等好，且水性环氧乳液不含挥发性有机溶剂，无毒环保。

环氧树脂具有优异的耐化学性和耐热性，高粘合强度，良好的抗冲击性，高强度和高硬度，以及高电绝缘性，被评为三大用量最大、应用范围最广的热固性树脂之一。然而，环氧树脂只能溶于有机溶剂，尽管传统溶剂型环氧树脂在各领域的应用促进了国民经济的快速发展，但与此同时挥发性有机化合物(VOCs,Volatile Organic Compounds)带来的环境和健康问题引起了人们越来越广泛地关注。我国近几年加大了对环境污染的整治，国家和地方都采取了诸多举措，将VOCs纳入监管范围，对有害物质进行限量，征收溶剂税等。

在一系列日益严格的环保法规和越来越强烈的生态环境保护的责任意识下，传统溶剂型环氧涂料将会慢慢退出市场，未来涂料的发展趋势必将朝着水性化方向迈进。水性环氧涂料中用水替代了有机溶剂作为分散介质，环保、安全、无害的同时也减少了经济的浪费；涂层表面和施工工具易于清洁；在较为潮湿的环境中可以直接涂覆施工。

目前，最常见的水性环氧乳液是通过外乳化和自乳化来制备的。外乳化即向环氧树脂中加入一些非离子或离子乳化剂，高速搅拌下使树脂分散在水相中。但这类乳化剂一般不能参与反应，也无法参与后续的固化成膜，容易在成膜时析出并存在于膜层和基材的间隙，影响膜层的耐水性和附着力等；自乳化是在环氧树脂的分子链中引入部分亲水基团，那些被接上了亲水基团的环氧树脂此时相当于乳化剂，包裹那些未被改性的环氧树脂使其能够分散在水相中，后续固化成膜时可参与反应，克服了外乳化的缺陷。

与传统水性环氧乳液的制备方法相比，本发明的有益效果是：

1、本发明合成的端氨基聚醚分子中间为带侧基结构的长亲水链段，两端是各带有一个活泼氢的氨基，作为自乳化中间体，两端接上环氧后，乳化能力强。此外，还可通过调节亲水聚醚和单官伯胺的摩尔比，使制备的乳化剂中间体有合适的亲水亲油平衡值(HLB)，能够很好地乳化环氧树脂、酚醛环氧树脂等。

2、本发明还提供了一种侧基设计的手段，可以引入诸如羟基、苯环等功能基团，尤其引入磺酸基等阴离子基团后，还可使得合成的乳化剂中间体兼具有阴离子乳化剂的特性，乳化效果提升；同时，单官伯胺可参与调节聚醚的侧链嵌段结构，防止分子量过大产生结晶，有利于工艺施展。

3、本发明全程在低温下(小于100℃)进行，避免了采用高温的酯化反应(大于130℃)等情况，且工艺无需溶剂，整个过程简便环保、安全节能。

4、本发明制备的水性环氧乳液粒径小且分布窄(200～240纳米)，储存稳定性达5个月以上，机械稳定性表现在2500r/min转速下30min无分层现象。通过调节乳化温度可以调节乳液的黏度，黏度可控范围在5938～8783mpa·s之间。

5、配漆时，无需加大量水稀释即可施工，保证了涂料的高固含量，避免了传统涂料厚涂难干的问题。涂膜不仅光滑平整、硬度高、附着力、柔韧性和耐冲击性能好，而且耐水和耐酸碱性能优异。

6、本发明所得的水性环氧乳液不含挥发性有机溶剂，无毒环保。