一种环氧树脂固化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种环氧树脂固化剂，该环氧树脂固化剂的结构式如下：其中R为卤素原子，n的取值范围为0～2，m的取值范围为0～3，Rˊ为有机胺，R〞为经季铵盐类催化剂改性的双酚A型环氧树脂。本发明专利技术的优点是制备工序少，反应条件温和，降低了生产成本，并且获得的固化剂VOC含量低，可与水完全互溶。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环氧树脂固化剂及其制备方法，属于建筑材料

技术介绍
环氧树脂诞生于1930年，随着1947年工业化生产的投入使用，由于其优异的粘结性、稳定性以及高力学强度和对化学物质的耐性，被人们应用于越来越多的领域之中。装饰涂装是环氧树脂应用的重要方向之一。环氧树脂与环氧固化剂配合使用，获得高交联密度的物质，并使该物质还具有多项优异的物理、化学性能。因此，固化剂是决定产品工艺技术和特性的关键组分。传统的环氧树脂与固化剂反应机理如下：。如此往复交联形成网状结构。然而，传统固化剂在固化环氧树脂过程中，存在固化速度过快，适用时间过短，乳化环氧树脂效果不佳，水溶性差等问题。通用环氧固化剂使用受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种对环境湿度变化不敏感，适用范围广的环氧树脂固化剂，同时给出了其制备方法。为了达到以上目的，本专利技术的一个技术方案提供了一种环氧树脂固化剂，其特征是，所述环氧树脂固化剂的结构式如下：其中R为卤素原子，n的取值范围为0～2，m的取值范围为0～3，Rˊ为有机胺，R〞为经季铵盐类催化剂改性的双酚A型环氧树脂。本专利技术的环氧树脂固化剂，除了在继承原有固化剂反应机理的基础上还具有以下特点：一端为水溶性的氨基集团Rˊ，另一端为油溶性的有机基团，这使得该固化剂本身即是一种乳化剂，可将环氧树脂溶于水中。其中R基团为卤素基团，用于降低苯环中电子云的密度，随着苯环中电子云密度的降低，使得通过π-π共轭与羰基相连的氨基上的电子云密度增大，再通过P-π共轭使得脂肪胺另一端基上的氨基活性有所降低，从而降低了反应的速率，即提高了固化剂与环氧树脂混合后使用的时间；Rˊ基团为脂肪胺段，相对于其它基团链段要小很多，从立体结构上来看，该脂肪胺段是一个很小的部分，存在很大的空间位阻，这也大幅度减缓了固化反应的速率，增长了该固化剂与环氧树脂混合后使用的时间；R〞基团为改性环氧树脂，其目的是根据相似相容原理，在端基上连接一个环氧树脂，使其更容易乳化环氧树脂。上述技术方案中，所述卤素原子优选氯原子、溴原子中的至少一种。本专利技术的环氧树脂固化剂由以下质量百分比的原料组成：产物A10～15％，产物B80～90％，自由基引发剂0.5～1％，其余为水；所述产物A由以下质量百分比的原料制成：双酚A型环氧树脂59～90％，有机溶剂10～40％，第一催化剂0.5～1％，以上原料的质量百分比之和为100％；所述产物B由以下质量百分比的原料制成：有机胺5～15％，芳香族有机酸85～95％，以上原料的质量百分比之和为100％。上述技术方案中，所述有机胺为脂肪胺或改性脂肪胺类物质，优选乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、β-羟乙基乙二胺、盖脘二胺中的至少一种；所述双酚A型环氧树脂为E44、E51中的至少一种，所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为100～1000。上述技术方案中，所述有机溶剂为聚乙二醇，所述第一催化剂为季铵盐类催化剂，优选路易斯酸、三氯化铝、三氟化硼、过二硫甲酸、三福甲磺酸盐、三氟化硼乙醚中的至少一种；所述芳香族有机酸的结构式为：优选3-氯-5-乙烯基苯甲酸、2,3-二氯-5-乙烯基苯甲酸、3,4-二氯-5-乙烯基苯甲酸、3-溴-5-乙烯基苯甲酸、3-溴-1-丙烯基苯甲酸、3-氯-1-丁烯基苯甲酸、2-氯-5-乙烯基苯甲酸中的至少一种。为了达到以上目的，本专利技术还提供了一种环氧树脂固化剂的制备方法，该方法包括如下步骤：第一步、按质量百分比取双酚A型环氧树脂59～90％和有机溶剂10～40％混合均匀，在60～90℃条件下加热3～5h后，向混合液滴加0.5～1％第一催化剂，在60～90℃条件下反应2～3h，室温下静置获得改性环氧树脂，将改性环氧树脂标记为产物A，以上原料的质量百分比之和为100％；第二步、按质量百分比取芳香族有机酸85～95％，并向芳香族有机酸中滴加5～15％有机胺，在60～80℃条件下反应4～6h，获得改性有机胺--产物B，以上原料的质量百分比之和为100％；第三步、按质量百分比取产物A10～15％和产物B80～90％，混合均匀得到混合物C，在40～50℃条件下，将混合物C与水按照质量比1:1混匀后，加入0.5～1％自由基引发剂，搅拌2～3h获得非离子型水性环氧树脂固化剂。上述技术方案中，所述自由基引发剂优选偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯酰胺中的至少一种。上述技术方案中，所述芳香族有机酸由以下质量百分比的原料制成：产物D90～92％，饱和高锰酸钾溶液8～10％，以上原料的质量百分比之和为100％；所述产物D由以下质量百分比的原料制成：单体80～90％，第二催化剂0.2～0.5％，卤素单质10～20％，以上原料的质量百分比之和为100％。上述技术方案中，所述芳香族有机酸由以下步骤制备：⑴按质量百分比取单体80～90％，第二催化剂0.2～0.5％和卤素单质10～20％混匀(在Fe/SbCl5催化剂体系下采用卤素单质对苯基进行卤化)，得到产物D；⑵按质量百分比取产物D90～92％，向产物D中滴加8～10％饱和高锰酸钾溶液，用高锰酸钾进行氧化得到氧化产物，并对氧化产物进行洗涤干燥处理；⑶将洗涤干燥后的氧化产物与第三催化剂按照质量比(5～3):1混匀，在120～160℃条件下进行脱氢得到芳香族有机酸。上述技术方案中，所述单体为含两个烷基链段的苯环，且其烷基端不可为甲基，单体优选间二乙苯；所述第二催化剂为Fe/SbCl5催化剂，包括Fe和具有Lewis酸性质的氯化物，具有Lewis酸性质的氯化物为三氯化铝，五氯化锡，五氯化锑中的至少一种；所述卤素单质为Cl2或Br2；所述第三催化剂为铁的氧化物，优选粉末状四氧化三铁或三氧化二铁。本专利技术还提供了一种环氧树脂固化剂的应用，该环氧树脂固化剂用于引发双酚A型环氧树脂的聚合，聚合温度为50～100℃。本专利技术的优点是：本专利技术的环氧树脂固化剂通过对其亲水基团一端封闭后进行进一步的加成，保证了该固化剂与树脂及水具有很好的互溶性，使得固化剂在乳化环氧树脂的过程中乳化更加完全；该固化剂不仅具有自乳化环氧树脂的功能，还增长了乳化环氧树脂的反应时间，延长了适用期，使得施工更加方便；本专利技术的环氧树脂固化剂制作工序少，反应条件温和，降低了生产成本，并且获得的固化剂VOC含量低，可与水完全互溶。总之，针对通用环氧固化剂使用受限的问题，本专利技术的环氧树脂固化剂用于双酚A型环氧树脂等含有端基环氧的物质，适用于各类工业厂房及民用设施地面，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环氧树脂固化剂，其特征是，所述环氧树脂固化剂的结构式如下：其中R为卤素原子，n的取值范围为0～2，m的取值范围为0～3，Rˊ为有机胺，R〞为经季铵盐类催化剂改性的双酚A型环氧树脂。

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂固化剂，其特征是，所述环氧树脂固化剂的结构式如下：
其中R为卤素原子，n的取值范围为0～2，m的取值范围
为0～3，Rˊ为有机胺，R〞为经季铵盐类催化剂改性的双酚A型环氧树脂。
2.根据权利要求1所述一种环氧树脂固化剂，其特征是，所述卤素原子优选氯原子、溴
原子中的至少一种。
3.权利要求1所述一种环氧树脂固化剂，其特征是，所述环氧树脂固化剂由以下质量百
分比的原料组成：产物A10～15％，产物B80～90％，自由基引发剂0.5～1％，其余为水；所
述产物A由以下质量百分比的原料制成：双酚A型环氧树脂59～90％，有机溶剂10～40％，第
一催化剂0.5～1％，以上原料的质量百分比之和为100％；所述产物B由以下质量百分比的
原料制成：有机胺5～15％，芳香族有机酸85～95％，以上原料的质量百分比之和为100％。
4.根据权利要求1或3所述一种环氧树脂固化剂，其特征是，所述有机胺为脂肪胺或改
性脂肪胺类物质，优选乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、β-羟乙基乙二胺、盖脘二胺中的至
少一种；所述双酚A型环氧树脂为E44、E51中的至少一种，所述双酚A型环氧树脂的环氧当量
为100～1000。
5.根据权利要求3所述一种环氧树脂固化剂，其特征是，所述有机溶剂为聚乙二醇，所述第
一催化剂为季铵盐类催化剂，优选路易斯酸、三氯化铝、过二硫甲酸、三氟化硼、三福甲磺酸盐、
三氟化硼乙醚中的至少一种；所述芳香族有机酸的结构式为：优选3-氯-5-乙烯基苯甲酸、2,3-二氯-5-乙烯基苯甲酸、3,4-二氯-5-乙烯基苯甲酸、3-溴-
5-乙烯基苯甲酸、3-溴-1-丙烯基苯甲酸、3-氯-1-丁烯基苯甲酸、2-氯-5-乙烯基苯甲酸中
的至少一种。
6.权利要求1或3所述一种环氧树脂固化剂的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
第一步、按质量百分比取双酚A型环氧树脂59～90％和有机溶剂10～40％混合均匀，在
60～90℃条件下加热3～5h后，向混合液滴加0.5～1％第一催化剂，在60～90℃条件下反应
2～...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱殿奎，沈志明，李昊塬，
申请(专利权)人：江苏丰彩新型建材有限公司，江苏丰彩节能科技有限公司，江苏丰彩保温装饰板有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32