一种非离子型水性环氧树脂固化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非离子型水性环氧树脂固化剂及其制备方法。该方法包括：(1)将乙二醇二缩水甘油醚溶液升温至60～90℃，然后加入3,4‑二甲氧基苯胺溶液，于保护气体氛围中，保温反应3～10h，蒸发浓缩后得乙二醇二缩水甘油醚‑3,4‑二甲氧基苯胺加成产物；(2)将步骤(1)所得产物搅拌升温至50～70℃，然后加入封端剂，保温反应3～10h后，再进行蒸发浓缩即可。本发明专利技术反应条件温和，安全环保，制备得到的固化剂收率高。

【技术实现步骤摘要】
一种非离子型水性环氧树脂固化剂及其制备方法
本专利技术属于环氧树脂固化剂合成
，具体涉及一种非离子型水性环氧树脂固化剂及其制备方法。
技术介绍
研究能提高耐湿热性，增韧增强，提高绝缘性，提高阻燃性能，降低粘度、改善加工性能的新型固化剂，通过改性提高现有树脂固化剂的使用性能及通过复配技术实现固化剂的高效能、多功能是环氧树脂固化剂的研究和发展方向。近年来，许多国家相继颁布了限制挥发性有机溶剂(VOC)的环保法规，涂料的水性化成为涂料发展的重要趋势，作为其配套使用的水性环氧固化剂，它的性质对涂膜的物理和化学性能有着至关重要的影响。在国外，对于水性环氧固化剂的研究较多，也有一些工业化的产品，但是价格昂贵。在国内，水性环氧固化剂的研究较少，鲜有成熟的产品。因此，开发具有自主知识产权的作为水性环氧体系配套使用的水性环氧固化剂，成为了一个热门研究课题。水性环氧固化剂分为I型和Ⅱ型两大类。对于I型水性环氧体系，非离子型水性环氧固化剂必须既是交联剂又是乳化剂，能确保固化剂与环氧树脂具有良好的相容性，使其在水中具有很好的分散性。最早研制成功的I型水性环氧固化剂是ThomasSwan公司的Casmide360及其改性产品Casmide362。早期，采用酰胺化多胺用作I型水性环氧体系的固化剂，它虽然能使液体环氧树脂乳化，但固化后的性能不佳，耐水性和耐化学性差，需对其加以改性才能保证固化后的性能接近溶剂型环氧树脂涂料。由于聚酰胺类固化剂乳化的环氧树脂体系的适用期较短，固化的涂膜柔韧性较差，冲击性能较差，涂膜偏脆的缺点，改性后的聚酰胺类固化剂性能仍不甚理想，因此，用于I型水性环氧体系的固化剂主要是多胺-环氧加成物。胡剑青等以聚醚多元醇二缩水甘油醚与三乙烯四胺反应合成TETA-NPER-032加成物，然后与液体环氧树脂(EPON828)进一步反应，合成出水性环氧固化剂。赵立英，马会茹等人以双酚A环氧树脂E44和对甲氧基聚乙二醇苯甲胺为原料，合成了一种新型的非离子型的自乳化水性环氧树脂。倪维良等人以丙二醇甲醚为溶剂，三乙烯四胺(TETA)、环氧树脂、聚乙二醇(PEG)为原料，合成一种同时具有乳化和固化功能的水性环氧树脂固化剂。对于Ⅱ型水性环氧固化剂而言，由于其体系中的环氧树脂已预先配成乳液，不需要再对环氧树脂进行乳化，因而只需具有交联剂的功能。目前使用的Ⅱ型水性环氧固化剂主要是采用嵌有亲水性聚氧乙烯链段的脂肪胺或缩水甘油醚与环氧树脂或多乙烯多胺反应制得的环氧-胺类固化剂，或与二聚酸反应生成聚酰胺类固化剂，它利用聚氧乙烯链段的亲水性使得固化剂可以稳定的分散于水中，而采用环氧树脂作为扩链剂可以提高固化剂与环氧树脂的相容性。如Ciba公司研究了一种新型Ⅱ型水性环氧固化剂，低活性的固化剂是一种水溶性的环氧-胺加成物，而高活性的固化剂是一种改性的水溶性环氧-胺加成物，通过二者的配比来调节固化剂的反应活性。它不需要采用聚结溶剂用于固体环氧分散体，可制得O-VOC的环氧涂料。而传统的Ⅱ型水性环氧体系需要加入聚结溶剂以降低树脂的Tg以利于树脂颗粒的聚结，这带入了挥发性有机溶剂，而这种新型Ⅱ型水性环氧固化剂解决了这个问题。水性环氧涂料既具有溶剂型环氧涂料良好的耐化学品性、附着性、物理机械性、电气绝缘性，又有低污染、施工简便、价格便宜等特点。至2O世纪7O年代国外开发出水性环氧涂料技术以来，水性环氧涂料得到了广泛的应用。而作为水性环氧体系配套使用的水性环氧固化剂，它的性质对涂膜的物理和化学性能有着至关重要的影响。因此，开发具有自主知识产权的水性环氧固化剂对于我国涂料工业具有重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供一种非离子型水性环氧树脂固化剂及其制备方法，旨在提供一种工艺简单、安全环保、反应条件温和、收率高的制备方法。为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种非离子型水性环氧树脂固化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将乙二醇二缩水甘油醚溶液升温至60～90℃，然后加入3,4-二甲氧基苯胺溶液，于保护气体氛围中，保温反应3～10h，蒸发浓缩后得乙二醇二缩水甘油醚-3,4-二甲氧基苯胺加成产物；乙二醇二缩水甘油醚与3,4-二甲氧基苯胺的摩尔比为1.5～5:1；(2)将步骤(1)所得产物搅拌升温至50～70℃，然后加入封端剂，保温反应3～10h后，再进行蒸发浓缩即可；步骤(1)所得产物与封端剂的摩尔比为1:5～10。进一步地，步骤(1)中反应温度为60～70℃，反应时间为3～5h。进一步地，步骤(1)中乙二醇二缩水甘油醚与3,4-二甲氧基苯胺的摩尔比为2.5～3.5:1。进一步地，步骤(2)中反应温度为55～65℃，反应时间为4～6h。进一步地，步骤(2)中步骤(1)所得产物与封端剂的摩尔比为1:5～6。进一步地，封端剂为三乙烯四胺。进一步地，步骤(2)中搅拌转速为15r/s。一种非离子型水性环氧树脂固化剂，采用上述方法制备得到。一种水性环氧涂料，包括上述非离子型水性环氧树脂固化剂。本专利技术的有益效果为：1、本申请选用乙二醇二缩水甘油醚和3,4-二甲氧基苯胺来制备非离子型水性环氧树脂固化剂，3,4-二甲氧基苯胺中含有苯环结构，能够对固化成型后的产物的结构具有一定的增强作用，同时，两个甲基可以使分子链具有柔性，使得含有本申请固化剂的成分同样具有一定的柔性。2、本申请在制备非离子型水性环氧树脂固化剂时，乙二醇二缩水甘油醚适当过量，不仅能够可以加快反应速度，保证3,4-二甲氧基苯胺反应完全，还能降低成本。而如果乙二醇二缩水甘油醚的用量太多就会造成浪费了，成本会增加，也会有其它副产物出现。因此，采用本申请中记载的乙二醇二缩水甘油醚与3,4-二甲氧基苯胺反应用量，才能制备得到副产物少，制备成本低的非离子型水性环氧树脂固化剂。3、本申请中乙二醇二缩水甘油醚和3,4-二甲氧基苯胺可以在60～90℃，甚至可以是更低的60～70℃进行反应，且反应过程中无需添加外加剂，反应条件温和，产物具有较高的收率，易于实现。而如果采用更低的温度进行反应，则会导致反应速度太慢，反应时间延长，使得产物的收率降低；而如果采用更高的温度进行反应，苯环上的胺基又容易被氧化，副产物也会增多，也会导致产物的收率降低。附图说明图1为三乙烯四胺(TEDA)的红外光谱图；图2为乙二醇二缩水甘油醚(SY-669)-3,4-二甲氧基苯胺-三乙烯四胺(TEDA)(C-B-A-B-C型化合物)的红外光谱图；图3为乙二醇二缩水甘油醚(SY-669)-3,4-二甲氧基苯胺-三乙烯四胺(TEDA)(C-B-A-B-C型化合物)的质谱图；图4为乙二醇二缩水甘油醚(SY-669)-3,4-二甲氧基苯胺-三乙烯四胺(TEDA)(C-B-A-B-C型化合物)的氢谱图；图5为乙二醇二缩水甘油醚(SY-669)-3,4-二甲氧基苯胺-三乙烯四胺(TEDA)(C-B-A-B-C型化合物)的TG-DTG-DTA检测图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非离子型水性环氧树脂固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将乙二醇二缩水甘油醚溶液升温至60～90℃，然后加入3,4-二甲氧基苯胺溶液，于保护气体氛围中，保温反应3～10h，蒸发浓缩后得乙二醇二缩水甘油醚-3,4-二甲氧基苯胺加成产物；所述乙二醇二缩水甘油醚与3,4-二甲氧基苯胺的摩尔比为1.5～5:1；/n(2)将步骤(1)所得产物搅拌升温至50～70℃，然后加入封端剂，保温反应3～10h后，再进行蒸发浓缩即可；所述步骤(1)所得产物与封端剂的摩尔比为1:5～10。/n

【技术特征摘要】
1.一种非离子型水性环氧树脂固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将乙二醇二缩水甘油醚溶液升温至60～90℃，然后加入3,4-二甲氧基苯胺溶液，于保护气体氛围中，保温反应3～10h，蒸发浓缩后得乙二醇二缩水甘油醚-3,4-二甲氧基苯胺加成产物；所述乙二醇二缩水甘油醚与3,4-二甲氧基苯胺的摩尔比为1.5～5:1；
(2)将步骤(1)所得产物搅拌升温至50～70℃，然后加入封端剂，保温反应3～10h后，再进行蒸发浓缩即可；所述步骤(1)所得产物与封端剂的摩尔比为1:5～10。


2.根据权利要求1所述的非离子型水性环氧树脂固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中反应温度为60～70℃，反应时间为3～5h。


3.根据权利要求1所述的非离子型水性环氧树脂固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中乙二醇二缩水甘油醚与3,4-二甲氧基苯胺的摩尔比...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐友辉，陈自然，王碧，陶果，
申请(专利权)人：四川职业技术学院，
类型：发明
国别省市：四川;51