一種非離子型水性環(huán)氧固化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種非離子型水性環(huán)氧固化劑及其制備方法，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧樹脂具有粘結(jié)性好，固化收縮率低，機(jī)械性能優(yōu)異以及良好的耐腐蝕、耐溶劑 和電絕緣性等性能，在化工、電器、建筑航空等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂多為 溶劑型環(huán)氧樹脂，其含有的有機(jī)溶劑會(huì)造成大量V0C，給生態(tài)環(huán)境和人類健康造成危害，同 時(shí)由于有機(jī)溶劑存在揮發(fā)性及易燃性，溶劑型環(huán)氧樹脂在施工、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等方面存在較大 的安全隱患，。而且溶劑的大量使用也會(huì)增加應(yīng)用成本。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，涂 料工業(yè)向著經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好方向發(fā)展，水性環(huán)氧樹脂是其發(fā)展的重點(diǎn)之一。
[0003] 環(huán)氧體系的水性化包括環(huán)氧樹脂的水性化和固化劑的水性化，由于固化劑的種類 繁多，能夠滿足不同應(yīng)用的需求，因此水性環(huán)氧固化劑的研制是水性環(huán)氧體系的一個(gè)重要 發(fā)展方向。水性環(huán)氧固化劑通常是采用引入相關(guān)基團(tuán)方式使其能夠乳化環(huán)氧樹脂，具有乳 化固定性能。
[0004] 經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，專利號(hào)為200910063839.9的中國(guó)專利提供了一種自乳化水性環(huán)氧樹 脂固化劑的制備方法，該方法通過(guò)三乙烯四胺與液態(tài)環(huán)氧樹脂反應(yīng)得到加成物，然后滴加 混合封端劑至加成物中，再用有機(jī)酸中和，最后采用水稀釋得到自乳化水性環(huán)氧固化劑，此 方法能提高固化物的性能，但是引入了有機(jī)酸，會(huì)導(dǎo)致體系對(duì)pH值敏感，限制其應(yīng)用領(lǐng)域； 專利號(hào)為201410069641.2的中國(guó)專利公開了一種自乳化型水性環(huán)氧樹脂固化劑及其制備 方法，該方法通過(guò)將單一多胺與環(huán)氧樹脂反應(yīng)得到中間體加成物，然后采用單環(huán)氧基化合 物對(duì)中間體加成物進(jìn)行封端，得到自乳化型水性環(huán)氧樹脂固化劑，該制備方法雖然摒棄了 自乳化水性環(huán)氧樹脂固化劑制備過(guò)程中需要有機(jī)酸中和封端的方式，避免了有機(jī)酸中和制 備的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧固化劑對(duì)pH值敏感的問(wèn)題，然而其分子結(jié)構(gòu)中缺少柔性鏈段，導(dǎo)致 固話產(chǎn)物的韌性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提出一種具有多個(gè)柔性鏈段， 能夠提高固化物韌性的非離子型水性環(huán)氧固化劑，同時(shí)給出了其制備方法。
[0006] 為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案提供了一種非離子型水性環(huán)氧固化 劑，該環(huán)氧固化劑由以下重量份配比原料制成：10~30份多元胺，20~50份端羧基聚醚，15 ~35份環(huán)氧樹脂，25~55份端氨基聚醚。
[0007] 本發(fā)明的水性環(huán)氧固化劑與環(huán)氧樹脂相容性好，能較好地乳化環(huán)氧樹脂，交聯(lián)密 度高，涂膜硬度高。在水性環(huán)氧固化劑的分子結(jié)構(gòu)中引入了兩個(gè)聚醚結(jié)構(gòu)，不僅在很大程度 上改善了固化產(chǎn)物的韌性，還有利于水性環(huán)氧固化劑的穩(wěn)定性 上述技術(shù)方案中，所述多元胺為己二酸二酰肼、二乙烯三胺，三乙烯四胺，二氨基二苯 基甲烷、四乙烯五胺，異佛爾酮二胺，雙(4-氨基-3-甲基環(huán)己烷）甲烷，間苯二甲胺中的一種 或幾種。
[0008] 上述技術(shù)方案中，所述端羧基聚醚的分子量為200~10000中的一種或幾種。
[0009] 上述技術(shù)方案中，所述環(huán)氧樹脂為E-51，E-44，E-20，F(xiàn)-44，F(xiàn)-51，F(xiàn)-48中的一種或 幾種。
[0010] 上述技術(shù)方案中，所述端氨基聚醚的分子量為200~10000中的一種或幾種。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種非離子型水性環(huán)氧固化劑的制備方法，該 方法包括以下步驟： 第一步、按重量份配比取多元胺10~30份和端羧基聚醚20~50份，混合均勻，在50~90 °〇溫度條件下反應(yīng)3~6h，獲得產(chǎn)物A; 第二步、按重量份配比取環(huán)氧樹脂15~35份和端氨基聚醚25~55份，混合均勻，在60~ 1 l〇°C溫度條件下反應(yīng)4~7h，獲得產(chǎn)物B; 第三步、將產(chǎn)物A與產(chǎn)物B混合均勻，并在70~120°C溫度條件下反應(yīng)2~5h后，加水?dāng)嚢?獲得固含量在45~65%的非離子型水性環(huán)氧固化劑。
[0012] 端羧基聚醚與端氨基聚醚的順序不能調(diào)換。第一步中端羧基聚醚與胺反應(yīng)在產(chǎn)物 A的分子結(jié)構(gòu)中既引入了第一個(gè)聚醚鏈段，以提高其韌性和親水性，也引入了胺，為進(jìn)一步 反應(yīng)提供反應(yīng)基團(tuán)；第二步中端氨基聚醚與環(huán)氧樹脂反應(yīng)不僅在產(chǎn)物B的分子結(jié)構(gòu)中引入 了第二個(gè)聚醚鏈段，提高了其韌性和親水性，還引入了環(huán)氧鏈段和環(huán)氧基團(tuán)，環(huán)氧鏈段提高 了固化劑與環(huán)氧樹脂的相容性，環(huán)氧基團(tuán)與產(chǎn)物A的胺基團(tuán)反應(yīng)，將兩個(gè)聚醚鏈段連接在一 起。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是綜合考慮了成膜后的韌性、耐磨性及與環(huán)氧樹脂的相容性，在本 發(fā)明環(huán)氧固化劑的分子結(jié)構(gòu)中引入聚醚鏈段，乳化環(huán)氧樹脂的同時(shí)增強(qiáng)了涂膜的韌性；同 時(shí)引入環(huán)氧樹脂鏈段，使環(huán)氧固化劑與環(huán)氧樹脂有良好的相容性;還引入聚氨酯結(jié)構(gòu)，增強(qiáng) 了涂膜的耐磨性;采用單環(huán)氧化合物封端，增加了適用期?？傊景l(fā)明的環(huán)氧固化劑是一 種具有綜合性能的固化劑，提高了涂膜的耐磨性，克服了水性環(huán)氧樹脂耐磨性較油性環(huán)氧 差的性能缺陷，擴(kuò)寬了水性環(huán)氧的應(yīng)用領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 本發(fā)明所用到的化學(xué)試劑及材料均為市購(gòu)。
[0015] 實(shí)施例一 向裝有攪拌和控溫裝置的三口燒瓶中加入l〇g己二酸二酰肼和20g分子量為200的端羧 基聚醚，二者混合均勻后在50°C溫度條件下反應(yīng)3h，獲得產(chǎn)物A。
[0016] 向另一裝有攪拌和控溫裝置的三口燒瓶中加入15g環(huán)氧樹脂E-51和25g分子量為 1500的端氨基聚醚，二者混合均勻后在60°C溫度條件下反應(yīng)4h，獲得產(chǎn)物B。
[0017] 將產(chǎn)物A與產(chǎn)物B混合均勻，在70°C溫度條件下加熱反應(yīng)4.5h，再加水?dāng)嚢杈鶆蚝?獲得固含量約在45%的非離子型水性環(huán)氧固化劑。將該非離子型水性環(huán)氧固化劑與市售環(huán) 氧樹脂E-54制備涂膜，養(yǎng)護(hù)一周后對(duì)該涂膜性能按GB/T22374-2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn) 表1。
[0018] 實(shí)施例二 向裝有攪拌和控溫裝置的三口燒瓶中加入15g二乙烯三胺和30g分子量為1000的端羧 基聚醚，二者混合均勻后在60°C溫度條件下反應(yīng)3.5h，獲得產(chǎn)物A。
[0019] 向另一裝有攪拌和控溫裝置