一种水性耐高温型胺类固化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于环氧树脂固化领域，具体涉及一种水性耐高温型胺类固化剂及其制备方法。采用刚性链段的多元胺搭配柔性有机硅，通过有机硅进一步提升产品的耐高温性能、柔性以及涂层吸湿性问题，同时接枝少量的亲水单体，解决固化剂的亲水问题，此外通过在合成过程中添加酸中和剂促进固化剂的水溶性，实现合成稳定性，进而制备出水性耐高温型胺类固化剂。采用本发明专利技术所述的水性耐高温胺类固化剂制备的水性耐高温涂层具有优异的耐高温性能，同时具有优异的耐水性能、机械性能和附着力，该水性耐高温型胺类固化剂主要应用于水性涂料领域。胺类固化剂主要应用于水性涂料领域。

【技术实现步骤摘要】
一种水性耐高温型胺类固化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于环氧树脂固化领域，具体涉及一种水性耐高温型胺类固化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂由于其优异的力学性能、热稳定性、低收缩率、良好的粘接性能和绝缘性能，出色的抗化学腐蚀性能等特性，被用作电子封装材料、涂层、胶粘剂和结构材料树脂基体，广泛应用于电子、汽车和航空航天领域。环氧树脂本身是一种热塑性树脂，只有加入固化剂，才能发生交联反应生成三维网状结构的热固性树脂，展现出优异的使用性能，因而固化剂的选择和复配是环氧树脂固化物性能的重要的影响因素。通过对固化剂的结构调控进而提高环氧固化物的耐热性能是一个方便且有效的方法。
[0003]环氧固化剂中最重要的是胺类固化剂，约占全部固化剂的70％以上，其中改性胺用量最大，常见的胺类固化剂有脂肪胺、芳香胺、脂环胺、聚酰胺和叔胺类等。随着涂料领域的“油改水”政策持续推进，越来越多的企业加入水性化的进程之中，将油性固化剂更改为水性固化剂需要引入亲水组分，而亲水组分的存在会导致环氧固化物性能严重下降，特别是在耐高温环氧领域，同时在耐高温领域，涂层通常具有较高的玻璃化转变温度，而高玻璃化转变温度的胺固化剂一方面是难以形成水性固化剂，另一方面是导致环氧固化物过脆，进而无法正常应用在水性产品领域，此外，提高环氧固化物耐高温的同时也需要降低固化物的吸湿性，因为水分子可能会导致环氧固化物在高温下因膨胀而发生开裂，严重限制了水性化环氧树脂的发展。
[0004]中国专利CN111423562B公开了含硅氨基氮唑耐高温环氧树脂固化剂及其制备方法和环氧树脂组合物与固化物及其应用，其将5
‑
氨基四氮唑与二卤硅烷在催化剂和有机溶剂的存在下进行亲核取代反应，再通过一系列分离工艺获得含硅氨基氮唑耐高温环氧树脂固化剂，与环氧树脂搭配后具有优异的热稳定性，然而此固化剂无法应用在水性产品领域。中国专利CN111621002B公开了一种非离子型水性环氧树脂固化剂及其制备方法，其主要是解决具有自主知识产权的水性环氧固化剂，对国外主流水性环氧固化剂无明显增益效果，难以满足耐高温的需求。中国专利CN111849143B公开了一种高防腐环保型的水性环氧固化剂及其制备方法，其在水性环氧固化剂中通过聚乙二醇与环氧树脂反应引入亲水链段，再通过复配交联剂异佛尔酮二胺与二乙烯三胺反应制备产品，然而此产品中存在一部分溶剂，难以做到真正的水性产品，同时其产品也只能作为常规性应用，无法有效满足耐高温需求。因而，开发出水性耐高温型胺类固化剂具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种水性耐高温型胺类固化剂及其制备方法，采用刚性链段的多元胺搭配柔性有机硅，通过有机硅进一步提升产品的耐高温性能、柔性以及涂层吸湿性问题，同时接枝少量的亲水单体，解决固化剂的亲水问题，
此外通过在合成过程中添加酸中和剂促进固化剂的水溶性，实现合成稳定性，进而制备出水性耐高温型胺类固化剂。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种水性耐高温型胺类固化剂，将有机硅接枝到以刚性链段胺为基础的分子链段形成的水性胺固化剂；按重量百分比计，制备所述水性耐高温型胺类固化剂的反应体系中包括：基础胺15％～25％，环氧树脂3％～12％，端环氧有机硅4％～15％，亲水组分3％～10％，封端剂2％～10％，酸中和剂0.5％～5％，抗氧剂0.5％～2％，去离子水40％～60％。
[0008]所述的水性耐高温型胺类固化剂，基础胺为4,4'
‑
二氨基二苯醚、1,1
‑
二(4
‑
氨基苯基)环己烷、4,4'
‑
二氨基
‑
3,3'
‑
二甲基二苯、9,9
‑
双(4
‑
氨基苯基)芴、9,9
‑
二(4
‑
氨基
‑3‑
甲苯基)芴中的一种或两种以上混合物。
[0009]所述的水性耐高温型胺类固化剂，环氧树脂为萘基环氧树脂、双酚S环氧树脂、双酚A型环氧树脂中的一种或两种以上混合物。
[0010]所述的水性耐高温型胺类固化剂，端环氧有机硅的环氧值为0.10～0.40Eq./100g，其结构如下所示：
[0011][0012]‑
R1为甲基或苯基，R2为甲基或苯基
[0013]‑
m＝0～10，n＝0～10
[0014]所述的水性耐高温型胺类固化剂，亲水组分为聚乙二醇二缩水甘油醚(环氧值约0.32Eq/100g)、聚乙二醇二缩水甘油醚(环氧值约0.17Eq/100g)、聚乙二醇二缩水甘油醚(环氧值约0.08Eq/100g)、聚乙二醇二缩水甘油醚(环氧值约0.06Eq/100g)中的一种或两种以上混合物。
[0015]所述的水性耐高温型胺类固化剂，封端剂为叔碳酸缩水甘油酯、2
‑
联苯缩水甘油醚、2
‑
甲苯缩水甘油醚、C
12
‑
C
14
醇的单缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚中的一种或两种以上混合物。
[0016]所述的水性耐高温型胺类固化剂，酸中和剂为乙酸、丙酸、乳酸、柠檬酸中的一种或两种以上混合。
[0017]所述的水性耐高温型胺类固化剂，抗氧剂为抗氧剂245DW、抗氧剂330DW、抗氧剂2246中的一种或两种以上混合。
[0018]所述的水性耐高温型胺类固化剂，水性耐高温型胺类固化剂的技术指标如下：活泼氢当量300～1000，乳液固体含量30％～60％，乳液粘度为500～2000mPa.s，固体份的玻璃化转变温度40～70℃。
[0019]所述的水性耐高温型胺类固化剂的制备方法，包括如下过程：
[0020]按预定配比往反应器中加入基础胺和N,N
‑
二甲基乙酰胺，开启氮气保护并加热至80～110℃，待基础胺全部溶解，逐步滴加端环氧有机硅，在90～110℃下反应60～120min
后，进行逐步滴加环氧树脂，滴加完毕后在90～150℃反应60～120min，升温至160～180℃进行真空脱除溶剂60～120min，真空度保持0.08MPa以上，解除真空，以滴加方式加入亲水组分，在90～150℃反应60～120min，降温至60～100℃，逐步加入配比量的50％去离子水，将1/3～2/3的酸中和剂加入剩余50％去离子水中，逐步加入反应器中，均匀分散20～40min，在60～80℃时以滴加形式加入封端剂，反应30～60min，反应完毕后，加入剩余的酸中和剂和抗氧剂，分散20～40min，即得所述的水性耐高温型胺类固化剂。
[0021]本专利技术的设计思想是：
[0022]常规的水性胺类固化剂存在耐高温性能差，易黄变等问题，主要由于目前水性胺固化剂中基础胺来源大部分是脂肪胺，其分子链段具有较大柔性，在高温时易形变以及发生化学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性耐高温型胺类固化剂，其特征在于，将有机硅接枝到以刚性链段胺为基础的分子链段形成的水性胺固化剂；按重量百分比计，制备所述水性耐高温型胺类固化剂的反应体系中包括：基础胺15％～25％，环氧树脂3％～12％，端环氧有机硅4％～15％，亲水组分3％～10％，封端剂2％～10％，酸中和剂0.5％～5％，抗氧剂0.5％～2％，去离子水40％～60％。2.根据权利要求1所述的水性耐高温型胺类固化剂，其特征在于，基础胺为4,4'
‑
二氨基二苯醚、1,1
‑
二(4
‑
氨基苯基)环己烷、4,4'
‑
二氨基
‑
3,3'
‑
二甲基二苯、9,9
‑
双(4
‑
氨基苯基)芴、9,9
‑
二(4
‑
氨基
‑3‑
甲苯基)芴中的一种或两种以上混合物。3.根据权利要求1所述的水性耐高温型胺类固化剂，其特征在于，环氧树脂为萘基环氧树脂、双酚S环氧树脂、双酚A型环氧树脂中的一种或两种以上混合物。4.根据权利要求1所述的水性耐高温型胺类固化剂，其特征在于，端环氧有机硅的环氧值为0.10～0.40Eq./100g，其结构如下所示：——R1为甲基或苯基，R2为甲基或苯基——m＝0～10，n＝0～10。5.根据权利要求1所述的水性耐高温型胺类固化剂，其特征在于，亲水组分为聚乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚中的一种或两种以上混合物。6.根据权利要求1所述的水性耐高温型胺类固化剂，其特征在于，封端剂为叔碳酸缩水甘油酯、2
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泼，刘福春，
申请(专利权)人：广州境好新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：