一种水性环氧树脂固化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种水性环氧树脂固化剂的制备方法及其应用，所述制备方法对脂肪胺进行两步扩链反应，且在第二步扩链反应中选用了特定的多元醇作为第二扩链剂，得到了所述水性环氧树脂固化剂。本发明专利技术所述制备方法工艺简单，反应条件温和，得到的水性环氧树脂固化剂与环氧树脂相容性好，具有良好的贮存稳定性。本发明专利技术所述环氧树脂组合物中环氧树脂、水性环氧树脂固化剂和催化剂能在体系中稳定存在，使其能够作为单组分环氧树脂涂料应用于涂装领域，节省了传统水性环氧树脂使用时还要将固化剂和主体树脂进行混合的繁琐步骤，使用方法简单易操作。本发明专利技术将上述环氧树脂组合物进行涂装，得到的涂膜稳定性好，综合性能优异，可以完全符合相关标准要求。

Preparation and application of a curing agent for waterborne epoxy resin

【技术实现步骤摘要】
一种水性环氧树脂固化剂的制备方法及其应用
本专利技术涉及涂料
，具体涉及一种水性环氧树脂固化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
我国环氧树脂的产量和消费量日益增长，并且其产品包括从基本原料到制品和机械设备，已具有相当的规模。环氧树脂广泛应用于机电、化工、土木建筑、轻工以及纺织等部门，产品与品种逐年递增，在材料工业中占有相当重要的比例。环氧树脂具有优良的机械性能、粘接性能、耐腐蚀性能，广泛应用于涂料领域。水性环氧树脂以去离子水代替有机溶剂作为分散介质的新型环氧树脂体系，也称水分散环氧树脂。与传统的溶剂型环氧树脂相比，它具有快干、无毒、节能、成本低、安全、不污染环境等优点。目前水性环氧树脂的发展方向主要是树脂水性化和固化剂水性化，其中固化剂水性化更能改善固化物性能和减少环境污染，应用前景广阔。水性环氧固化剂首先需兼顾水溶性、反应活性以及与环氧树脂相容性，其次需兼顾固化物的强度、韧性、耐腐蚀性等等，目前市售或者专利中制得的水性环氧固化剂的综合性能均无法完全满足实际应用的要求。CN105801869A中公开了一种亲水性好的水性环氧固化剂，该固化剂包括的组分有聚醚、双酚A环氧树脂、间苯二胺、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚和四氯化锡。但该水性环氧固化剂所用的聚醚分子量在1500-3500，其分子量较大，虽然水溶性和固化物的韧性较好但反应活性降低太多，导致固化物各项性能发展很慢，固化也不完全。CN103788343A中公开了一种零VOC水性环氧固化剂，制备的方法是：先将聚醚胺滴加入环氧树脂和端环氧基缩水甘油醚中110-160℃反应生成中间体，再把中间体滴加到胺类化合物中并在60-90℃下反应，最后加入去离子水制得产物。该方法第一步中环氧相对于聚醚胺是过量的且反应温度很高，容易导致凝胶，反应很难控制，产品质量难保证。所以，目前亟需开发一种水性环氧树脂固化剂，能使环氧树脂涂膜的贮存稳定性、热稳定性、良好的韧性及其耐水性等综合性能均能完全满足实际应用要求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种水性环氧树脂固化剂的制备方法及其应用，所述制备方法对脂肪胺进行两步扩链反应，且在两步扩链反应中选用特定的扩链剂，得到了所述水性环氧树脂固化剂。本专利技术所述制备方法工艺简单，反应条件温和，得到的水性环氧树脂固化剂与环氧树脂相容性良好，具有良好的贮存稳定性。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种水性环氧树脂固化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将脂肪胺与第一扩链剂混合，反应，得到第一中间体；(2)将步骤(1)得到的第一中间体与第二扩链剂混合，反应，得到所述水性环氧树脂固化剂；所述第二扩链剂为丙三醇、二乙二醇、聚乙二醇或丙二醇中的任意一种或至少两种的组合。本专利技术所述制备方法对脂肪胺进行两步扩链反应，且在第二步扩链反应中选用了特定的多元醇作为第二扩链剂，是由于脂肪胺与第一扩链剂反应后，可以提高与环氧树脂的相容性，但其亲水性有所下降，而第二扩链剂采用特定的多元醇，能保证得到的水性环氧树脂固化剂的水溶性可以适当地提高，因此，本专利技术所述水性环氧树脂固化剂不仅具有与环氧树脂良好的相容性，还能保证一定的亲水性，使最后得到的环氧树脂组合物有良好的贮存稳定性。本专利技术所述制备方法工艺简单，反应条件温和。优选地，所述脂肪胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、1,2-环己二胺、N,N'-二甲基-1,2-环己二胺或4,4'-二氨基二环己基甲烷中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述第一扩链剂为甲基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、环氧丙烷、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚或苄基缩水甘油醚中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述脂肪胺和第一扩链剂的摩尔比为1:(1-3)，例如可以是1:1、1:1.2、1:1.5、1:1.8、1:2、1:2.5、1:2.8或1:3等。本申请优选所述脂肪胺和第一扩链剂的摩尔比为1:(1-3)，即第一扩链剂的量等于或高于脂肪胺，是为了相对脂肪胺来说，第一扩链剂是足量的，这样才能使得到的第一中间体的端基存在环氧基团，以便和步骤(2)中的多元醇(第二扩链剂)可以顺利进行反应。优选地，所述第一中间体和第二扩链剂的摩尔比为1:(0.5-1.5)，例如可以是1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4或1:1.5等。优选地，步骤(1)所述反应的温度为80-120℃，例如可以是80℃、85℃、87℃、90℃、92℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃或120℃等。优选地，步骤(1)所述反应的时间为2-4h，例如可以是2h、2.3h、2.5h、2.8h、3h、3.3h、3.5h、3.8h或4h等。优选地，步骤(2)还包括：在所述混合之前先将第一中间体冷却。优选地，所述冷却的温度为50-60℃，例如可以是50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃或60℃等。优选地，步骤(2)所述反应的温度为80-120℃，例如可以是80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃或120℃等。优选地，步骤(2)所述反应的时间为3-5h，例如可以是3h、3.2h、3.5h、3.8h、4h、4.3h、4.5h、4.8h或5h等。第二方面，本专利技术提供了一种水性环氧树脂固化剂，所述水性环氧树脂固化剂由如第一方面所述的制备方法制备得到。第三方面，本专利技术提供了一种环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物包括如第二方面所述的水性环氧树脂固化剂。现有技术中，水性环氧树脂固化剂有常温固化剂和高温固化剂，常温固化剂能在常温下与环氧树脂反应，不能在同一体系中稳定存在，而高温固化剂虽在常温下不与环氧树脂反应，但其与环氧树脂混合后，混合体系也不能稳定存在，极有可能在放置过程中会发生沉降分层现象。因此，环氧树脂涂料一般都是双组份涂料，即环氧树脂和水性环氧树脂固化剂分开存放，在进行涂装前才会将两者混合，搅拌均匀使用。本专利技术所述环氧树脂组合物中环氧树脂、水性环氧树脂固化剂和催化剂能在同一体系中稳定存在，使其能够作为单组分环氧树脂涂料应用于涂装领域，节省了传统水性环氧树脂使用时还要将固化剂和主体树脂进行混合的繁琐步骤，使用方法简单易操作。第四方面，本专利技术提供了一种如第三方面所述的水性环氧树脂组合物在水性环氧树脂中的应用。优选地，所述应用的方法包括：将如第二方面所述的水性环氧树脂固化剂、环氧树脂和催化剂混合，反应，得到所述水性环氧树脂。优选地，所述环氧树脂为双酚F型环氧树脂或脂环族环氧树脂。本专利技术优选环氧树脂为双酚F型环氧树脂或脂环族环氧树脂，是由于其与本专利技术制备得到的水性环氧树脂固化剂混合后体系更加稳定均匀，不容易发生沉降，贮存稳定性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性环氧树脂固化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：/n(1)将脂肪胺与第一扩链剂混合，反应，得到第一中间体；/n(2)将步骤(1)得到的第一中间体与第二扩链剂混合，反应，得到所述水性环氧树脂固化剂；/n所述第二扩链剂为丙三醇、二乙二醇、聚乙二醇或丙二醇中的任意一种或至少两种的组合。/n

【技术特征摘要】
1.一种水性环氧树脂固化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将脂肪胺与第一扩链剂混合，反应，得到第一中间体；
(2)将步骤(1)得到的第一中间体与第二扩链剂混合，反应，得到所述水性环氧树脂固化剂；
所述第二扩链剂为丙三醇、二乙二醇、聚乙二醇或丙二醇中的任意一种或至少两种的组合。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脂肪胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、1,2-环己二胺、N,N'-二甲基-1,2-环己二胺或4,4'-二氨基二环己基甲烷中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述第一扩链剂为甲基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、环氧丙烷、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚或苄基缩水甘油醚中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述脂肪胺和第一扩链剂的摩尔比为1:(1-3)；
优选地，所述第一中间体和第二扩链剂的摩尔比为1:(0.5-1.5)。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述反应的温度为80-120℃；
优选地，步骤(1)所述反应的时间为2-4h；
优选地，步骤(2)还包括：在所述混合之前先将第一中间体冷却；
优选地，所述冷却的温度为50-60℃；
优选地，步骤(2)所述反应的温度为80-120℃；
优选地，步骤(2)所述反应的时间为3-5h。


4.一种水性环氧树脂固化剂，其特征在于，所述水性环氧树脂固化剂由如权利要求1-3任一项所述的制备方法制备得到。


5.一种环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂组合物包括如权利要求4所述的水性环氧树脂固化剂。


6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小宾，朱国来，许向阳，
申请(专利权)人：固德电材系统苏州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32