Способ получения водной эпоксидной эмульсии


 


Владельцы патента RU 2587091:

Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "РЕКОН" (RU)

Изобретение относится к способу получения водной эмульсии эпоксидных смол, предназначенных для использования в качестве пленкообразующего компонента замасливателя, наносимого на поверхность элементарных неорганических волокон (филаментов) при формировании комплексной нити в процессе изготовления ровинга. Эмульсию получают методом прямого эмульгирования эпоксидного олигомера в водном растворе индивидуальных или смесевых поверхностно-активных веществ (эмульгаторов) на основе сополимера акрилового поликарбоксилата и полиэтиленгликоля и/или блок-сополимера окиси этилена и окиси пропилена при следующем соотношении компонентов (мас. ч.): эпоксидная смола: сополимер акрилового поликарбоксилата и полиэтиленгликоля: блок-сополимер окиси этилена и окиси пропилена: наномодификатор (в пересчете на диоксид кремния): вода=100:(0-10):(0-10):(0-5):(45-100). Изобретение позволяет получить стабильные эмульсии с высокой коллоидно-химической устойчивостью, малым размером частиц (высокой дисперсностью), изобретение обладает простотой и универсальностью способа изготовления качественных эмульсий. 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к способам получения и составам эмульсий эпоксидных композиций/смол для использования в качестве: пленкообразующего компонента замасливателя для волокон (основная область применения); связующего для защитно-декоративных и противокоррозионных красок, грунтовок, пропиточных композиций; связующего - основы полимерминеральных (полимерцементных) растворов.

Известен способ получения водной эпоксидной дисперсии (патент РФ №2365607, C09D 163/00, C09D 5/02, Бюл. №24 от 27.08.2009), заключающийся в том, что проводят взаимодействие эпоксидной составляющей - А (смесь циклоалифатической или алифатической смолы с ароматической эпоксидной смолой) и алифатического дифункционального соединения Б, при температуре 50÷90°С в течение 1÷5 ч в присутствии катализатора (третичного амина или диметиламина) до снижения содержания эпоксидных групп в компоненте А до 5-70% от исходного количества. Далее к продукту взаимодействия добавляют компонент А, перемешивают, а затем добавляют четыре равные порции дистиллированной воды. В результате получается устойчивая эмульсия, которая не содержит растворителей. Существенным недостатком является трудоемкость, сложность и многоступенчатость процесса изготовления дисперсии.

Известен способ получения эпоксидной эмульсии (патент РФ №2154081, C09D 163/02, C09D 5/02, Бюл. №22 от 10.08.2000, аналог), включающий совмещение эпоксидной смолы с эмульгатором неионогенного типа с гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ) 14-20 и/или анионным эмульгатором при 51-79°С с последующим порционным введением воды. В результате получаются однородные эмульсии, используемые для получения декоративно-защитных покрытий, грунтовок и т.д., обладающих высокой атмсферостойкостью и коррозионностойкостью. Недостатками предлагаемого способа являются использование органических растворителей (что приводит к ухудшению санитарно-гигиенических характеристик, увеличивает пожароопасность и снижает экологичность), достаточно небольшой срок возможного хранения (стабильность гарантируется в течение 3-6 мес) и крупный средний размер частиц (до 1,0 мкм) (таблица 1).

По технической сущности и достигаемым результатам наиболее близким является способ получения водоэмульсионной эпоксидной композиции (патент РФ №2165946, C09D 5/02, Бюл. №12 от 27.04.2001, прототип) путем прямого эмульгирования эпоксидной смолы в воде в присутствии эмульгатора (блок-сополимера окиси этилена и окиси пропилена) и соэмульгатора (триглицидилфосфата). Получаемая композиция является достаточно стабильной, недостатком является достаточно крупный размер частиц (средний размер - около 0,8-1,0 мкм) (таблица 1).

Задачей настоящего изобретения является устранение упомянутых недостатков.

Технический результат - достижение оптимизации рецептурно-технологических параметров изготовления водной эмульсии эпоксидной смолы, обеспечивающее однородность, высокую коллоидно-химическую устойчивость эмульсии с малым размером частиц дисперсной фазы (высокой дисперсностью).

Технический результат достигается за счет создания способа получения водной эпоксидной эмульсии методом прямого эмульгирования эпоксидной смолы в водном растворе поверхностно-активных веществ, выбранной из группы, состоящей из сополимера акрилового поликарбоксилата и полиэтиленгликоля и/или сополимера окиси этилена и окиси пропилена при следующем соотношении основных компонентов (мас. ч.):

Эпоксидная смола 100
Сополимер акрилового поликарбоксилата и полиэтиленгликоля 0-10
Блок-сополимер окиси этилена и окиси пропилена 0-10
Вода 45-100

Целесообразно для увеличения степени дисперсности эмульсии добавлять в водный раствор поверхностно-активных веществ кремнезоль в количестве до 5,0 мас.ч. (в пересчете на SiO2) на 100 мас.ч. смолы.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков изобретения и достигаемым техническим результатом заключается:

- во-первых, в том, что по сравнению с аналогом использованы эпоксидные смолы с большей вязкостью, нежели ЭД-20, и использован другой диапазон концентраций ПАВ;

- во-вторых, в том, что сополимер акрилового поликарбоксилата и полиэтиленгликоля и блок-сополимер окиси этилена и окиси пропилена при их совместном использовании являются эффективными эмульгаторами при получении водных эпоксидных эмульсий;

- в-третьих, сополимер акрилового поликарбоксилата и полиэтиленгликоля является полиэлектролитным стабилизатором структурированного водного раствора неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ), которым является блок-сополимер окиси этилена и окиси пропилена, и предотвращает флокуляцию последнего, что выражается в получении стабильных в течение длительного времени эмульсий, характеризующихся наименьшим средним размером частиц.

- в-четвертых, введение в водный раствор ПАВ качестве модифицирующей добавки кремнезоля обеспечивает увеличение адгезионной связи между поверхностью волокна, обработанного замасливателем, и связующим на основе органических смол.

Сочетание всех существенных признаков изобретения и технологических режимов, приведенных в примерах 1-3, обеспечивает простой способ приготовления эмульсий, характеризующийся невысокой энергоемкостью и эффективностью в плане получения качественных систем с высокой стабильностью и коллоидно-химической устойчивостью. Под коллоидно-химической устойчивостью дисперсных систем понимают постоянство во времени их свойств: дисперсности, распределения частиц дисперсной фазы по размеру и в объеме дисперсионной среды, а также характера взаимодействия между частицами.

Для получения водных эпоксидных эмульсий использовали следующие компоненты:

- в качестве связующего - эпоксидные смолы с весом эпоксидных групп примерно от 180 до 270 г/экв., например смолы под торговыми марками NPEL-128S и NPEL-134 (производитель - «NanYa Plastics Corp.», Тайвань) с весом эпоксидных групп 205-225 г/экв. и 230-270 г/экв. соответственно;

- в качестве поверхностно-активных веществ - сополимер акрилового поликарбоксилата и полиэтиленгликоля под торговой маркой Ethacryl (производитель - «Coatex», Франция) и/или блок-сополимер окиси этилена и окиси пропилена;

- в качестве наномодифицирующей добавки, способствующей увеличению адгезии между армирующем наполнителем и связующим (при изготовлении композитов), использовали кремнезоль в количестве 0,5-5,0 мас.ч. (в пересчете на SiO2) на 100 м.ч. смолы. Кремнезоль представляет собой коллоидный раствор (30%-ный) частиц кремнезема (SiO2), стабилизированный щелочью.

Пример 1. Эмульсия получается смешением расчетного количества всех компонентов. На первом этапе готовится водный раствор ПАВ или смеси ПАВ. Затем при постоянном перемешивании со скоростью 1000-4000 об/мин при комнатной температуре в систему вводят эпоксидную смолу NPEL-128S. Композиция разбавляется водой до необходимой концентрации (составы 1-4). Смесь перемешивается не менее 20 мин при скорости 200-1000 об/мин. Составы и свойства приведены в таблице.

Пример 2. Эмульсия получается смешением расчетного количества всех компонентов. На первом этапе готовится водный раствор ПАВ или смеси ПАВ. Затем при постоянном перемешивании со скоростью 1000-4000 об/мин в систему вводят эпоксидную смолу NPEL-134, подогретую до температуры 50-60°С. Система может дополнительно содержать небольшое количество органического растворителя, который вводится непосредственно в смолу. Композиция разбавляется водой до необходимой концентрации (составы 8-11). Смесь перемешивается не менее 20 мин при скорости 200-1000 об/мин. Составы и свойства приведены в таблице.

Пример 3. Эмульсия получается по примеру 1 с использованием в качестве наномодифицирующей добавки кремнезоля, который вводится на первом этапе приготовления эмульсии в водный раствор ПАВ (составы 5-7). Составы и свойства приведены в таблице.

Из результатов, представленных в таблице, видно, что наибольшей стабильностью и коллоидно-химической устойчивостью в течение 24 мес обладают разработанные эмульсии составов 3, 4, 8-11.

Таким образом, использование предложенных композиций и технологии позволяет получить стабильные эмульсии в достаточно широком интервале концентраций (содержание сухого остатка примерно от 35 до 75%) с высокой коллоидно-химической устойчивостью и малым средним размером частиц.

Полученные композиции могут быть использованы в качестве пленкообразующего компонента в составах замасливателей для обработки неорганических волокон из стекла и базальта, связующих при получении полимерминеральных растворов, защитно-декоративных и противокоррозионных красок, грунтовок и пропиточных композиций.

1. Способ получения водной эпоксидной эмульсии методом прямого эмульгирования эпоксидной смолы в водном растворе поверхностно-активных веществ, выбранных из группы, состоящей из сополимера акрилового поликарбоксилата и полиэтиленгликоля и/или блок-сополимера окиси этилена и окиси пропилена при следующем соотношении основных компонентов (мас.ч.):

Эпоксидная смола 100
Сополимер акрилового поликарбоксилата и полиэтиленгликоля 0-10 и/или
Блок-сополимер окиси этилена и окиси пропилена 0-10
Вода 45-100

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в водный раствор поверхностно-активных веществ добавляют кремнезоль в количестве 0,5-5,0 мас.ч. (в пересчете на SiO2).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средству для покрытия и применению его в качестве фасадной краски и упругого покрытия. Средство для покрытия содержит 20-80 вес.% водного эмульсионного полимеризата, 5-30 вес.% неорганических наполнителей и воду.
Группа изобретений относится к отверждаемой водной композиции для получения покрытия на нетканом материале, способу изготовления обработанного нетканого материала, обработанного отверждаемой водной композицией, и нетканому материалу, обработанному композицией.

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, а именно к грунтовочным водно-дисперсионным композициям, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для комплексной защиты поверхностей металлических конструкций, эксплуатируемых в атмосферных условиях различных климатических зон, в атмосфере, содержащей агрессивные газы и пары, в условиях с повышенной влажностью и большими перепадами температур.

Изобретение относится к водной композиции покрытия кровель, фасадов, полов или вертикальных наружных покрытий. Композиция содержит, по меньшей мере, один акриловый полимер, и, по меньшей мере, один полиуретановый полимер, и, по меньшей мере, одну этиленово-винилацетатную эмульсию в количестве между 15 и 30 мас.% от общей массы композиции, воду, в количестве между 10 и 40 мас.% от общей массы композиции, при этом, по меньшей мере, один акриловый полимер и, по меньшей мере, один полиуретановый полимер находятся в форме объединенного продукта.

Изобретение относится к области водоразбавляемых лакокрасочных покрытий, получаемых методом электроосаждения на катоде, и может быть использовано для получения защитно-декоративных покрытий на стали, алюминии и его сплавах.

Изобретение относится к пигментированным композициям для покрытия с уменьшенным энергосбережением, особенно для красок с низким средним блеском, а также к изделиям или сооружениям, имеющим поверхность, покрытую этой композицией.

Изобретение относится к производству строительных и декоративных отделочных материалов для декоративной отделки внутренних поверхностей помещений, преимущественно стен и потолков, и может быть использовано для приклеивания армирующих материалов (например, стеклообоев, жесткого стеклохолста, плотного жесткого флизелина и др.) к различным подложкам (например, бетонным, оштукатуренным, деревянным, и др.) и их декоративной отделки.

Изобретение относится к пленкообразующей композиции, предназначенной для нанесения на внутреннюю поверхность здания, содержащей агент, способный улавливать формальдегид.
Изобретение относится к способу получения водных дисперсий полимеров, применяемых в качестве композиций фасадных красок и покрытий для использования в металлических контейнерах для пищевых продуктов и напитков.

Изобретение относится к красящим композициям и касается усовершенствованных покрытий с низким содержанием диоксида титана. Водная покровная композиция имеет PVC от 78 до 88% и содержит по отношению к суммарному объему твердых веществ сухого покрытия: a) частицы заглушающего пигмента, включающие: i) от 3 до 10% диоксида титана, ii) от 0 до 20% полых полимерных частиц; b) частицы незаглушающего наполнителя, включающие: i) двойной карбонат кальция и магния, и/или ii) карбонат кальция, и/или iii) нефелиновый сиенит, и/или iv) каолин, где сумма i)+ii)+iii)+iv) составляет от 40 до 80% и iv) составляет от 0 до 20%; c) частицы полимерного связующего вещества с вычисленной по уравнению Фокса Tg от 25 до 70°C, имеющего кислотное число от 15 до 65 мг KOH/г полимера, где полимерные частицы состоят из акриловых мономеров и необязательно дополнительно включают стирол и/или его производные; d) диспергатор, у которого среднемассовая молекулярная масса составляет, по меньшей мере, 3500 Да; e) летучий коалесцирующий растворитель, где в композиции не содержится нелетучий коалесцирующий растворитель.
Изобретение относится к эпоксидным электроизоляционным составам, в частности составам на основе эпоксидных или полиэфирных смол в органическом растворителе, и может быть использовано в производстве изделий радиотехники и электроники, к которым предъявляются высокие требования по электрической изоляции и воздействию повышенной температуры рабочей среды.
Изобретение относится к области получения полимерных материалов, таких как эпоксидно-фенольные композиции, и может найти применение в качестве покрытий для антикоррозионной защиты консервной тары.

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к полимерным радиопрозрачным композициям, предназначенным для устранения поверхностных дефектов радиопрозрачных обтекателей из ПКМ, и может быть использовано в изделиях ГА и других конструкциях из ПКМ.
Изобретение относится к четырехкомпонентной композиция для защитного и декоративного покрытия, содержащей двухкомпонентный грунтовочный слой и финишный слой, каждый из грунтовочного и финишного слоя содержит основу на базе эпоксидных смол и отвердитель.
Изобретение относится к области лакокрасочных покрытий. Эпоксидно-каучуковая композиция для защитных покрытий содержит пленкообразующее, которое включает в себя эпоксикаучуковый аддукт, олигоэфирэпоксид, пигменты, наполнители и отвердитель.

Изобретение относится к составам антикоррозионных цинксодержащих лакокрасочных материалов для защиты от коррозии стальных конструкций, изделий и оборудования, эксплуатирующихся в условиях средне- и сильноагрессивных сред.

Изобретение относится к получению защитных агрессивостойких покрытий с улучшенной дезактивирующей способностью и которые предназначены для использования в химической, нефтеперерабатывающей промышленности.
Изобретение относится к области полимерной химии, в частности к составам лакокрасочных материалов, предназначенных для защиты и декоративной отделки железобетонных конструкций и конструкций из черных и цветных металлов, подвергающихся воздействию открытой и промышленной атмосферы, а также химически агрессивных сред.

Изобретение раскрывает композицию маточной смеси, способ получения композиции маточной смеси, способ получения порошковой покрывающей композиции, порошковую покрывающую композицию, получаемую указанным способом, а также применение композиции маточной смеси для порошковой покрывающей композиции или для повышения непрозрачности отвержденного порошкового покрытия.
Изобретение относится к области получения покрытий, обладающих высокими прочностными, термо-, огне- и атмосферостойкими характеристиками для защиты трубопроводов систем теплоснабжения и воздуховодов систем воздушного отопления и вентиляции.
Изобретение относится к эпоксидным электроизоляционным составам, в частности составам на основе эпоксидных или полиэфирных смол в органическом растворителе, и может быть использовано в производстве изделий радиотехники и электроники, к которым предъявляются высокие требования по электрической изоляции и воздействию повышенной температуры рабочей среды.
Наверх