一种水性腰果酚环氧固化剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种水性腰果酚环氧固化剂的制备方法及应用，属于水性环氧固化剂领域，其技术方案要点是：包括如下步骤：S1、向反应器中投入环氧树脂和有机单胺进行反应，获得中间产物一；S2、使中间产物一冷却到50℃以下，向其中加入腰果酚；S3、向S2中加入混合有机多元胺反应2h

【技术实现步骤摘要】
一种水性腰果酚环氧固化剂的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及水性环氧固化剂领域，尤其涉及一种水性腰果酚环氧固化剂的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]目前为解决大气污染、低VOC排放等环保要求，水性材料的开发与应用更为广泛，水性环氧涂料和胶粘剂是最重要的品类。水性环氧涂料的成膜物质由树脂和固化剂构成，而固化剂的性能对涂料起重要作用，开发高性能水性环氧固化剂促进水性环氧涂料领域应用发展。水性环氧固化剂广泛用于地坪、集装箱、船舶、桥梁、钢结构等防腐领域。
[0003]目前，现有技术中水性环氧固化剂大多数是环氧树脂
‑
胺加成物，如CN101676316A公开了一种水性环氧固化剂的制备方法。CN109517141A公布了一种腰果酚改性的水性环氧固化剂制备方法，以腰果酚、聚乙二醇、环氧氯丙烷为原料，分别合成聚乙二醇二缩水甘油醚和腰果酚缩水甘油，再通过环氧
‑
胺加成物加成反应扩链，制得水性环氧固化剂，其工艺复杂，三废处理困难，且含氯处理不净会影响耐水耐盐雾性能。
[0004]为了解决上述问题，在现有技术的基础上，本专利技术提出一种水性腰果酚环氧固化剂的制备方法及应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种水性腰果酚环氧固化剂的制备方法及应用，本专利技术制备方法制备的水性腰果酚环氧固化剂性能优异，挥发性物质含量低，环保安全，且制备方法工艺简单，能够有效缓解“三废”处理的压力；同时，本专利技术的制备方法制备的固化剂对PH不敏感，稳定性好，无游离胺。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]一种水性腰果酚环氧固化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1、向反应器中投入环氧树脂，并在15℃
‑
100℃的温度范围内向反应器内投入有机单胺，反应1h
‑
6h，获得中间产物一；
[0009]S2、步骤S1中获得的中间产物一冷却到50℃以下后，向其中加入腰果酚，并将中间产物一和腰果酚混合均匀，得到中间产物一与腰果酚的混合物；
[0010]S3、向步骤S2中的混合物中加入混合有机多元胺，反应2h
‑
6h，反应温度为30℃
‑
90℃；
[0011]S4、开启冷却水，并分批次向S3中投入多聚甲醛或甲醛，投料温度低于90℃，然后搅拌1h，待反应温度稳定后，加热至90
‑
150℃，并进行脱水，至成品成为透明液体即为反应终点，制得成品；
[0012]S5、待步骤S4反应终点后温度冷却至低于70℃时，向步骤S4中的成品中加入少量醇醚溶剂和水，即制得水性腰果酚改性环氧固化剂；
[0013]通过采用上述技术方案，可有效改善固化剂在应用中的性能，在应用中，固化剂分
子首先和环氧树脂分散相粒子的表面接触发生固化反应，随着固化反应的进行，环氧树脂分散相的分子量和玻璃化温度逐渐提高，使得固化剂分子向环氧树脂分散相内部的扩散速度逐渐变慢，这就会导致环氧树脂内部和表面产生固化程度的差异，进而可能影响环氧树脂涂料是否能形成均相、完全固化的涂覆层；利用环氧树脂和有机单胺反应生成中间产物，有助于向最终产物的分子链中引入非极性基团，以便使最终制备的水性腰果酚改性环氧固化剂具有两亲性结构，能够有效改善固化剂和环氧树脂的相容性，能够增加环氧固化物的交联密度，能够改善固化剂在应用中的涂覆性能。
[0014]向中间产物中加入腰果酚、有机多元胺和多聚甲醛，由于腰果酚中的酚羟基可影响其苯环中的邻位氢，使与酚羟基相邻的氢变得更活泼，并通过曼尼希反应制得具有长脂肪烃链的腰果酚醛胺，并且苯环上的烃基取代长链具有更好的憎水性和柔韧性，以便能够获得更好的柔韧性、耐水耐蚀性和附着力；利用醇醚溶剂和水，有助于调节水性腰果酚改性环氧固化剂的粘度和固含量，便于使用。
[0015]采用本方案能够制备性能优异的水性腰果酚环氧固化剂，挥发性物质含量低，环保安全，且制备方法工艺简单，能够有效缓解“三废”处理的压力；同时，本专利技术的制备方法制备的固化剂对PH不敏感，稳定性好，无游离胺。
[0016]进一步地，步骤S1中，所述环氧树脂的环氧值为0.06
‑
0.75；所述腰果酚的纯度为85
‑
98％；所述多聚甲醛的纯度大于等于92；所述混合有机多元胺的活泼氢当量均大于等于22；所述有机单胺为RNHR1，其中，R代表CH3(CH2)
n
O
‑
，n＝1
‑
30，R1代表CH3(CH2)
n1
O
‑
或H，n1＝1
‑
30。
[0017]通过采用上述技术方案，便于根据实际需求计算应投入的环氧树脂、腰果酚、多聚甲醛和混合有机多元胺的量，以便能获得各方面性能较佳的水性腰果酚改性环氧固化剂。
[0018]进一步地，步骤S1中环氧树脂与有机单胺质量配比为100：5
‑
50。
[0019]通过采用上述技术方案，通过引入一定比例的环氧树脂的分子链，有助于使最终制得的水性腰果酚改性环氧固化剂中具有两亲性结构，便于提高固化剂与环氧树脂的相容性，同时，在此反应过程中，伯胺的数量会减少，可降低固化剂的活性，能够延长固化剂适用期，通过控制比例，便于保持相容性和固化剂活性的平衡。
[0020]进一步地，所述腰果酚与S1中的反应物的质量比为100：100
‑
1000；所述混合有机多元胺包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、间苯二甲胺、己二胺、异佛酮二胺、氢化间苯二甲胺和聚醚胺，且所述混合有机多元胺与步骤S2中混合物的质量比为100：10
‑
100；所述多聚甲醛与步骤S3的反应物的质量比为1：5
‑
30。
[0021]通过采用上述技术方案，通过调节腰果酚、有机多元胺和多聚甲醛的比例，有助于根据实际需要调节水性腰果酚改性环氧固化剂中可参与交联反应的基团的含量，并能调节憎水性、柔韧性、耐水耐蚀性和附着力。
[0022]进一步地，所述醇醚溶剂为乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、环己二醇单甲醚或二乙二醇单甲醚；步骤S4的反应物分别与助溶剂和水的质量配比为100：5
‑
50：10
‑
150；步骤S5中水性腰果酚改性环氧固化剂的成品固含量为40％
‑
87％。
[0023]通过采用上述技术方案，利用醇醚溶剂有助于调节水性腰果酚改性环氧固化剂成品的粘度和固含量，便于生产中的使用。
[0024]进一步地，所述水性腰果酚环氧固化剂中环氧树脂、腰果酚、胺类化合物、多聚甲
醛、醇醚溶剂和水的质量百分比为4
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25：10
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50：5
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30：5
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20：5
‑
20：10
‑
30。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性腰果酚环氧固化剂的制备方法，其特征是，包括如下步骤：S1、向反应器中投入环氧树脂，并在15℃
‑
100℃的温度范围内向反应器内投入有机单胺，反应1h
‑
6h，获得中间产物一；S2、步骤S1中获得的中间产物一冷却到50℃以下后，向其中加入腰果酚，并将中间产物一和腰果酚混合均匀，得到中间产物一与腰果酚的混合物；S3、向步骤S2中的混合物中加入混合有机多元胺，反应2h
‑
6h，反应温度为30℃
‑
90℃；S4、开启冷却水，并分批次向S3中投入多聚甲醛或甲醛，投料温度低于90℃，然后搅拌1h，待反应温度稳定后，加热至90
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150℃，并进行脱水，至成品成为透明液体即为反应终点，制得成品；S5、待步骤S4反应终点后温度冷却至低于70℃时，向步骤S4中的成品中加入少量醇醚溶剂和水，即制得水性腰果酚改性环氧固化剂。2.根据权利要求1所述的一种水性腰果酚环氧固化剂的制备方法，其特征是：步骤S1中，所述环氧树脂的环氧值为0.06
‑
0.75；所述腰果酚的纯度为85
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98％；所述多聚甲醛的纯度大于等于92；所述混合有机多元胺的活泼氢当量均大于等于22；所述有机单胺为RNHR1，其中，R代表CH3(CH2)
n
O
‑
，n＝1
‑
30，R1代表CH3(CH2)
n1
O
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或H，n1＝1
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30。3.根据权利要求1所述的一种水性腰果酚环氧固化剂的制备方法，其特征是：步骤S1中环氧树脂与...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊大连，
申请(专利权)人：熊大连，
类型：发明
国别省市：