快干型非离子水性环氧固化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种快干型非离子水性环氧固化剂及其制备方法和应用。水性环氧固化剂的原料包括：环氧树脂1，多元胺化合物0.65

【技术实现步骤摘要】
快干型非离子水性环氧固化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于水性环氧涂层的
，具体涉及快干型非离子水性环氧固化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]环氧树脂涂料具有优异的附着力、机械性能和耐化学品性能，被广泛应用于涂料防腐、土木工程、粘合剂等领域。随着人们对环境保护要求的日益迫切，环氧涂料的水性化研究是当今涂料发展的重要趋势。固化剂作为水性环氧体系的关键组分之一，对漆膜的最终性能起着决定性作用，研究与环氧涂料相匹配的水性固化剂显得尤为重要。而随着中国经济的快速发展，各个行业对涂装质量和涂装效率的要求越来越高，客户往往希望在能达到技术性能要求的前提下，尽可能地提高涂装效率。但现在市场上的环氧涂料普遍干燥时间较长，导致重涂间隔时间长，影响了涂装流水线的作业效率。
[0003]目前，市场上大多是通过引入非离子型亲水链段或有机酸以中和成盐方式以实现水性环氧固化剂在水中的分散。现有的水性环氧固化剂主要由二乙烯三胺、三乙烯四胺等为基础原料，通过亲水亲油改性制备，但是由于改性剂的加入，大大减缓了固化剂的固化速度，因此在很多场合使用受到限制。例如：
[0004]在CN 103261317 A中提出了基于乳化剂基础上改性的一种固化剂，由于乳液与固化剂结构较为类似，二者相容性较好，会具有明显的增稠现象和合适的使用窗口；但是该固化剂合成的结构较为复杂，需多步反应，且其中的部分原料制备较为麻烦，对工业化设备有较高要求。
[0005]为了实现固化剂的亲水性，CN 1084864 A中提出了用氧化的聚乙二醇与多元胺反应制备聚酰胺类固化剂，其除了合成的技术难度外，还需外加催化剂以实现室温条件下的固化，尚不能解决无催化剂存在条件下的快干固化剂的情形。
[0006]目前对前述问题并没有好的解决方法，急需一种水分散性能好、与环氧树脂相容性好、适用期长且能快速成膜的固化剂。

技术实现思路

[0007]本专利技术的第一个目的在于提供一种快干型非离子水性环氧固化剂，该非离子型的水性环氧固化剂具有较好的亲水性能、能够快速固化且与环氧树脂具有较好的相容性。
[0008]本专利技术的第二个目的在于提供前述的快干型非离子水性环氧固化剂的制备方法，该制备方法工艺简单易操作。
[0009]本专利技术的第三个目的在于提供前述的快干型非离子水性环氧固化剂及根据前述方法制备的快干型非离子水性环氧固化剂在制备环氧树脂涂料中的应用。
[0010]为实现专利技术的第一个目的，采用以下的技术方案：
[0011]一种快干型非离子水性环氧固化剂，由包括以下重量份数的原料制备得到：
[0012][0013]所述烷基聚乙二醇单缩水甘油醚如式Ⅰ所示，在式Ⅰ结构中，R选自H或C1
‑
12的烷基，优选为H或C1
‑
4的烷基；n为整数，且n≥5，优选为11
‑
180。
[0014][0015]所述改性阴离子型催化剂由阴离子引发剂与非离子型环氧活性乳化剂发生开环反应得到，所述非离子型环氧活性乳化剂由聚醚胺与环氧树脂发生开环反应得到，且其至少含有1个环氧基；
[0016]优选地，所述聚醚胺为端氨基聚醚，分子量为200～10000g/mol，优选200～3000g/mol；
[0017]优选地，所述聚醚胺与环氧树脂的开环反应中，所述环氧树脂中环氧基总量与所述聚醚胺中氨基所含活泼氢总量的摩尔比≥2:1，比如为3:1、5:1、10:1或更高，优选为(2
‑
3):1，比如为2.2:1、2.5:1和2.7:1；
[0018]优选地，所述聚醚胺与环氧树脂的开环反应条件为：反应温度40
‑
140℃，优选120
‑
140℃，比如为125℃、130℃和135℃；反应时间1
‑
5h，优选1
‑
3h，比如为1.5h、2h和2.5h；
[0019]优选地，所述非离子型环氧活性乳化剂至少含有10个乙氧基和1个环氧基。本领域技术人员理解，这里是指每个所述非离子型环氧活性乳化剂分子中至少含有10个乙氧基和1个环氧基；
[0020]优选的，所述阴离子引发剂与所述非离子型环氧活性乳化剂的开环反应中，所述非离子型环氧活性乳化剂的环氧基总量与所述阴离子引发剂中所含活泼氢总量的摩尔比为1：(1
‑
2)；
[0021]优选地，所述阴离子引发剂与所述非离子型环氧活性乳化剂的开环反应条件为：反应温度50
‑
80℃；反应时间1
‑
5h，优选1
‑
3h，比如为1.5h、2h和2.5h；
[0022]在一种实施方式中，所述的阴离子引发剂可以为咪唑类固化剂及其衍生物(例如2
‑
甲基咪唑、2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑、1
‑
氰乙基
‑2‑
苯基偏苯三酸咪唑盐、1,3苯甲基
‑2‑
甲基咪唑的氯化物)、N
–
氨乙基哌嗪、N,N
‑
二(胺丙基)乙二胺、四甲基胺的一种或几种的组合。
[0023]本领域技术人员了解，本专利技术所述环氧树脂是指含至少2个环氧基的化合物，可以为脂肪族环氧树脂和/或芳香族环氧树脂。在一种实施方式中，所述环氧树脂可以为多元醇
缩水甘油醚、多元酚缩水甘油醚和多元羧酸缩水甘油酯中的任一种或多种的组合，优选为多元醇缩水甘油醚和/或多元酚缩水甘油醚；进一步优选所述环氧树脂的环氧当量为150
‑
4000g/mol，优选200
‑
2000g/mol，比如300g/mol、500g/mol、700g/mol、1000g/mol、1500g/mol和1800g/mol。本专利技术所用环氧树脂的分子量可小于等于1000道尔顿。在进一步的实施方式中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、乙二醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚和聚乙二醇二缩水甘油醚中的任一种或多种的组合。例如，所述多环氧化合物为环氧树脂E51或环氧树脂E44。
[0024]在一种实施方式中，所述多元胺化合物选自带有至少4个活泼氢的伯胺，可以是脂肪族多元胺、脂环族多元胺、芳香族多元胺中的一种或多种。例如，所述脂肪族多元胺为脂肪族的二元胺和/或三元胺，所述脂环族多元胺为脂环族的二元胺和/或三元胺，所述芳香族多元胺为芳香族的二元胺和/或三元胺。在一种优选实施方式中，所述多元胺化合物为乙二胺、丙二胺、丁二胺、2
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二胺、1,6
‑
己二胺、二乙烯三胺、间苯二甲胺、1,3
‑
双氨基甲基环己烷、1
‑
乙基
‑
1,3
‑
丙二胺、对氨基二环己基甲烷、2,2,4
‑
三甲基
‑
1,6
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快干型非离子水性环氧固化剂，其特征在于，由包括以下重量份数的原料制备得到：其中，所述改性阴离子型催化剂由阴离子引发剂与非离子型环氧活性乳化剂发生开环反应得到，所述非离子型环氧活性乳化剂由聚醚胺与环氧树脂发生开环反应得到，且其至少含有1个环氧基；优选地，所述聚醚胺与环氧树脂的开环反应中，环氧树脂中环氧基总量与聚醚胺中氨基所含活泼氢总量的摩尔比≥2:1，更优选为2
‑
3:1；优选地，所述阴离子引发剂与非离子型环氧活性乳化剂的开环反应中，所述非离子型环氧活性乳化剂的环氧基总量与所述阴离子引发剂中所含活泼氢总量的摩尔比为1：(1
‑
2)。2.根据权利要求1所述的水性环氧固化剂，其特征在于，所述环氧树脂是指含至少2个环氧基的化合物，选自多元醇缩水甘油醚、多元酚缩水甘油醚和多元羧酸缩水甘油酯，优选双酚A型环氧树脂、乙二醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚和聚乙二醇二缩水甘油醚中的任一种或多种；所述的阴离子引发剂为咪唑类固化剂及其衍生物(例如2
‑
甲基咪唑、2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑、1
‑
氰乙基
‑2‑
苯基偏苯三酸咪唑盐、1,3苯甲基
‑2‑
甲基咪唑的氯化物)、N
–
氨乙基哌嗪、N,N
‑
二(胺丙基)乙二胺、四甲基胺的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的水性环氧固化剂，其特征在于，所述聚醚胺与环氧树脂的开环反应条件为：反应温度40
‑
140℃，反应时间1
‑
5h；所述阴离子引发剂与所述非离子型环氧活性乳化剂的开环反应条件为：反应温度50
‑
80℃；反应时间1
‑
5h。4.根据权利要求1所述的水性环氧固化剂，其特征在于，所述多元胺化合物选自带有至少4个活泼氢的伯胺，选自脂肪族多元胺、脂环族多元胺、芳香族多元胺中的一种或多种，优选地，所述多元胺化合物为乙二胺、丙二胺、丁二胺、2
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二胺、1,6
‑
己二胺、二乙烯三胺、间苯二甲胺、1,3
‑
双氨基甲基环己烷、1
‑
乙基
‑
1,3
‑
丙二胺、对氨基二环己基甲烷、2,2,4
‑
三甲基

【专利技术属性】
技术研发人员：亓淑源，刘前广，孙家宽，李卫飞，王晓，沈潇斌，纪学顺，张成彬，孙永建，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：