CN102250320A - 一种改性环氧树脂固化剂和环氧清漆涂料制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改性环氧树脂固化剂和环氧清漆涂料制备方法。在反应釜中，低级脂肪族胺固化剂与低级醚类或酯类化合物作进行封端反应，制备封端固化剂；将改性胺固化剂与机溶剂、环氧树脂和消泡剂、增塑剂机械搅拌均匀，得到粘稠的树脂体系；由于本发明中，采用封端化合物对固化剂进行封端反应，减少了其所含活泼氢键的数量，进而达到控制其固化速度。同时，以环氧树脂作为固化剂的扩链剂，进一步提高了固化剂与环氧树脂之间的相容性。将改性后的固化剂在一定的操作工艺条件下和环氧树脂、溶剂、消泡剂、增塑剂等混合，获得了一种具有良好的耐水性、优异的拉伸性能及高光泽性能的木器用环氧清漆涂料。

Description

一种改性环氧树脂固化剂和环氧清漆涂料制备方法

技术领域

本发明涉及表面涂层与涂装技术领域，特别涉及一种改性环氧树脂固化剂和环氧清漆涂料制备方法。 

背景技术

清漆涂料对于木料及木基材料是必不可少的。它可以赋予木器材料诸如颜色、光泽等所需的美学特性，但是更为重要的是，它可以使木器得以抵御因潮湿、辐射、生物降解、力学化学损伤所造成的破坏。清漆涂料常用的基体为环氧树脂，而环氧树脂本身为热塑性的线型结构，受热后固态树脂可以软化、熔融，变成粘稠态；液态树脂受热粘度降低。只有加入固化剂后，环氧树脂才能得到实用。一个完整的环氧树脂组成物应该由四个方面的成分组成。即树脂成分(环氧树脂和固化剂)、改性成分(增韧剂、增塑剂和填充剂)、调节流动性成分(稀释剂和触变剂)、其他成分(颜等料、流平剂)。在实际应用中，某些组分可以不具备，但是树脂成分中的固化剂必不可少。一旦环氧树脂确定后，固化剂对环氧树脂组成物的工艺性和固化产物的最终性能起决定性作用。固化剂是环氧树脂应用领域中不可缺少的重要组成部分，它与环氧树脂一起决定着固化产物的物理性能。在众多环氧树脂固化剂中，低级脂肪胺类固化剂应用最广、用量最大。它具有反应速度快、可室温固化等特点。但是直接使用的脂肪胺类固化剂存在以下缺陷：①与环氧树脂的相容性较差，导致涂膜各项性能均有所下降；②在低级脂肪胺分子中，因活泼氢较多，与环氧树脂固化反应速度很快，室温下就发生激烈反应，反应速度不易控制；③固化收缩应力大，使得涂料易开裂、性脆；在湿热气候条件下以上缺陷更为严重。这使得环氧涂料在实际应用中受到一定的限制。此外，固化剂和环氧基的比例以对环氧清漆的性能有较大的影响。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种工艺简单、性能优良的一种改性环氧树脂固化剂和环氧清漆涂料制备方法。 

在本发明中，采用封端化合物对固化剂进行封端反应，减少了其所含活泼氢键的数量，降低了固化剂的反应活性，进而达到控制其固化速度，降低固化收缩应力；同时，以环氧树脂作为固化剂的扩链剂，提高了固化剂与环氧树脂之间的相容性。将改性后的固化剂在一定的操作工艺条件下和环氧树脂、溶剂、消泡剂、增塑剂等混合，获得了一种粘稠透明状，具有良好的耐水性、优异的拉伸性能及高光泽性能的木器用环氧清漆涂料。 

为了达到上述目的本发明采用的技术方案是： 

一种改性环氧树脂固化剂制备方法，具体步骤如下： 

1)在反应釜中加入5～15份低级脂肪族胺固化剂，当达到预设温度60～80℃时，一边搅拌一边缓慢缓慢加入10～20份低级醚类或酯类化合物作封端剂对固化剂进行封端反应； 

2)滴加完毕，进行阶段性升温，升温幅度为5℃/h，升温并进行封端反应时间为1～3h； 

3)在匀速机械搅拌下，逐渐加入1～5份用有机溶剂溶解的环氧树脂进行扩链反应，加入后反应1～3h，有机溶剂与环氧树脂以质量比2∶1混合；冷却即可得到封端改性的固化剂。 

优选方法为：在反应釜中加入10份二乙烯三胺(DETA)，当达到预设温度65℃时，一边搅拌一边缓慢缓慢加入12份封端化合物叔碳酸缩水甘油酯(E10-P)，搅拌均匀后进行阶段性升温，升温幅度为5℃/h，升温并进行封端反应时间为2h；在匀速机械搅拌下，逐渐加入3份用有机溶剂溶解的环氧树脂进行扩链反应，加入后反应2h，冷却即可得到封端改性的固化剂。 

所述的低级脂肪胺固化剂为：乙二胺、二乙烯三按或三乙烯四胺等的低级脂肪胺。

所述的低级醚类或酯类化合物是丁基缩水甘油醚、叔碳酸缩水甘油酯或者是烯丙基缩水甘油醚。 

所述的有机溶剂为二甲苯与丁醇以质量比7∶3制得的混合溶液。 

本发明的固化剂制备环氧清漆的方法，步骤如下： 

1)取有机溶剂与环氧树脂按质量比40wt％～60wt％混合，加入0.2～0.5份消泡剂，1～30份增塑剂，机械搅拌均匀，得到粘稠的树脂体系； 

2)取5～20份制得的改性胺固化剂，在机械搅拌速度为1000r/min下缓慢加入5～15份上述制得的树脂体系； 

3)持续搅拌30min，即得到环氧树脂清漆。 

优选方法为：取有机溶剂与环氧树脂按质量比为54％wt混合，加入0.3份消泡剂，20份增塑剂，机械搅拌均匀，得到粘稠的树脂体系；取11份制得的改性胺固化剂，在机械搅拌速度为1000r/min下缓慢加入12份上述制得的树脂体系，持续搅拌30min，即得到环氧树脂清漆。 

所述的环氧树脂为E-20、E-40或E-51的双酚A型环氧树脂。 

所述的消泡剂为脂肪酸烷基酯、氧化乙烯低聚物或甲基硅油。 

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。 

由于本发明中，采用封端化合物对固化剂进行封端反应，减少了其所含活泼氢键的数量，进而达到控制其固化速度。同时，以环氧树脂作为固化剂的扩链剂，进一步提高了固化剂与环氧树脂之间的相容性。将改性后的固化剂在一定的操作工艺条件下和环氧树脂、溶剂、消 泡剂、增塑剂等混合，获得了一种具有良好的耐水性、优异的拉伸性能及高光泽性能的木器用环氧清漆涂料。 

具体实施方式

实施例1： 

(1)、环氧固化剂的改性及制备 

1)在反应釜中加入5份二乙烯三胺(DETA)，当达到预设温度60℃时，一边搅拌一边缓慢缓慢加入10份封端化合物丁基缩水甘油醚； 

2)滴加完毕，进行阶段性升温，升温幅度为5℃/h，升温并进行封端反应时间为1h； 

3)在匀速机械搅拌下，逐渐加入1份用有机溶剂溶解的环氧树脂进行扩链反应，加入后反应1h，冷却即可得到封端改性的固化剂。 

(2)、环氧清漆的制备 

1)取有机溶剂与环氧树脂按质量比40wt％混合，加入0.2份脂肪酸烷基酯，1份邻苯二甲酸二丁酯，机械搅拌均匀，得到粘稠的树脂体系； 

2)取5份制得的改性胺固化剂，在机械搅拌速度为1000r/min下缓慢加入5份上述制得的树脂体系； 

3)持续搅拌30min，即得到环氧树脂清漆。 

实施例2： 

(1)、环氧固化剂的改性及制备 

1)在反应釜中加入10份三乙烯四胺，当达到预设温度65℃时，一边搅拌一边缓慢缓慢加入15份封端化合物叔碳酸缩水甘油酯(E10-P)； 

2)滴加完毕，进行阶段性升温，升温幅度为5℃/h，升温并进行封端反应时间为2h； 

3)在匀速机械搅拌下，逐渐加入3份用有机溶剂溶解的环氧树脂进行扩链反应，加入后反应2h，冷却即可得到封端改性的固化剂。 

(2)、环氧清漆的制备 

1)取有机溶剂与环氧树脂按质量比54wt％混合，加入0.4份氧化乙烯低聚物，15份邻苯二甲酸二辛酯，机械搅拌均匀，得到粘稠的树脂体系； 

2)取15份制得的改性胺固化剂，在机械搅拌速度为1000r/min下缓慢加入10份上述制得的树脂体系； 

3)持续搅拌30min，即得到环氧树脂清漆。 

实施例3： 

(1)、环氧固化剂的改性及制备 

1)在反应釜中加入15份乙二胺，当达到预设温度75℃时，一边搅拌一边缓慢缓慢加入20份封端化合物烯丙基缩水甘油醚； 

2)滴加完毕，进行阶段性升温，升温幅度为5℃/h，升温并进行封端反应时间为3h； 

3)在匀速机械搅拌下，逐渐加入5份用有机溶剂溶解的环氧树脂进行扩链反应，加入后反应3h，冷却即可得到封端改性的固化剂。 

(2)、环氧清漆的制备 

1)取有机溶剂与环氧树脂按质量比60wt％混合，加入0.5份甲基硅油，30份邻苯二甲酸二丁酯，机械搅拌均匀，得到粘稠的树脂体系； 

2)取20份制得的改性胺固化剂，在机械搅拌速度为1000r/min下缓慢加入15份上述制得的树脂体系； 

3)持续搅拌30min，即得到环氧树脂清漆。 

实施例4： 

(1)、环氧固化剂的改性及制备 

1)在反应釜中加入5份二乙烯三胺(DETA)，当达到预设温度70℃时，一边搅拌一边缓慢缓慢加入10份封端化合物叔碳酸缩水甘油酯(E10-P)； 

2)滴加完毕，进行阶段性升温，升温幅度为5℃/h，升温并进行封端反应时间为1h； 

3)在匀速机械搅拌下，逐渐加入5份用有机溶剂溶解的环氧树脂进行扩链反应，加入后反应2h，冷却即可得到封端改性的固化剂。 

(2)、环氧清漆的制备 

1)取有机溶剂与环氧树脂按质量比45wt％混合，加入0.2份氧化乙烯低聚物，10份邻苯二甲酸二辛酯，机械搅拌均匀，得到粘稠的树脂体系； 

2)取5份制得的改性胺固化剂，在机械搅拌速度为1000r/min下缓慢加入10份上述制得的树脂体系； 

3)持续搅拌30min，即得到环氧树脂清漆。 

实施例5： 

(1)、环氧固化剂的改性及制备 

1)在反应釜中加入15份二乙烯三胺(DETA)，当达到预设温度75℃时，一边搅拌一边缓慢缓慢加入15份封端化合物叔碳酸缩水甘油酯(E10-P)； 

2)滴加完毕，进行阶段性升温，升温幅度为5℃/h，升温并进行封端反应时间为3h； 

3)在匀速机械搅拌下，逐渐加入20份用有机溶剂溶解的环氧树脂进行扩链反应，加入后反应3h，冷却即可得到封端改性的固化剂。 

(2)、环氧清漆的制备 

1)取有机溶剂与环氧树脂按质量比60wt％混合，加入0.5份甲基硅油，30份邻苯二甲酸二辛酯，机械搅拌均匀，得到粘稠的树脂体系； 

2)取15份制得的改性胺固化剂，在机械搅拌速度为1000r/min下缓慢加入10份上述制得的树脂体系； 

3)持续搅拌30min，即得到环氧树脂清漆。 

实施例6： 

(1)、环氧固化剂的改性及制备 

1)在反应釜中加入10份二乙烯三胺(DETA)，当达到预设温度65℃时，一边搅拌一边缓慢缓慢加入12份封端化合物叔碳酸缩水甘油酯(E10-P)； 

2)滴加完毕，进行阶段性升温，升温幅度为5℃/h，升温并进行封端反应时间为2h； 

3)在匀速机械搅拌下，逐渐加入3份用有机溶剂溶解的环氧树脂进行扩链反应，加入后反应2h，冷却即可得到封端改性的固化剂。 

(2)、环氧清漆的制备 

1)取有机溶剂与环氧树脂按质量比54wt％混合，加入0.3份脂肪酸烷基酯，20份邻苯二甲酸二丁酯，机械搅拌均匀，得到粘稠的树脂体系； 

2)取11份制得的改性胺固化剂，在机械搅拌速度为1000r/min下缓慢加入12份上述制得的树脂体系； 

3)持续搅拌30min，即得到环氧树脂清漆。 

将实施例制得的环氧清漆涂料装于涂料喷枪内，喷涂于聚四佛乙烯塑料表面，固化后，分别做拉伸测试和浸于水中72h的耐水性能测试。试验发现，本发明的清漆透明性最优，在常温下固化速度较慢；在拉伸测试性能较好；耐水性能强。 

Claims (10)

1.一种改性环氧树脂固化剂制备方法，其特征在于：

1)在反应釜中加入5～15份低级脂肪族胺固化剂，当达到预设温度60～80℃时，一边搅拌一边缓慢缓慢加入10～20份低级醚类或酯类化合物作封端剂对固化剂进行封端反应；

2)滴加完毕，进行阶段性升温，升温幅度为5℃/h，升温并进行封端反应时间为1～3h；

3)在匀速机械搅拌下，逐渐加入1～5份用有机溶剂溶解的环氧树脂进行扩链反应，加入后反应1～3h，有机溶剂与环氧树脂以质量比2∶1混合；冷却即可得到封端改性的固化剂。

2.如权利要求1所述的固化剂制备方法，其特征在于所述的方法为：在反应釜中加入10份二乙烯三胺(DETA)，当达到预设温度65℃时，一边搅拌一边缓慢缓慢加入12份封端化合物叔碳酸缩水甘油酯(E10-P)，搅拌均匀后进行阶段性升温，升温幅度为5℃/h，升温并进行封端反应时间为2h；在匀速机械搅拌下，逐渐加入3份用有机溶剂溶解的环氧树脂进行扩链反应，加入后反应2h，冷却即可得到封端改性的固化剂。

3.如权利要求1或2所述的固化剂制备方法，其特征在于所述的低级脂肪胺固化剂为：乙二胺、二乙烯三按或三乙烯四胺。

4.如权利要求1或2所述的固化剂制备方法，其特征在于所述的低级醚类或酯类化合物是丁基缩水甘油醚、叔碳酸缩水甘油酯或者是烯丙基缩水甘油醚。

5.如权利要求1或2所述的固化剂制备方法，其特征在于所述的有机溶剂为二甲苯与丁醇以质量比7∶3制得的混合溶液。

6.如权利要求1或2所述的固化剂制备环氧清漆的方法，其特征在于步骤如下：

1)取有机溶剂与环氧树脂按质量比40wt％～60wt％混合，加入0.2～0.5份消泡剂，1～30份增塑剂，机械搅拌均匀，得到粘稠的树脂体系；

2)取5～20份制得的改性胺固化剂，在机械搅拌速度为1000r/min下缓慢加入5～15份上述制得的树脂体系；

3)持续搅拌30min，即得到环氧树脂清漆。

7.如权利要求6所述的环氧清漆的方法，其特征在于方法为：取有机溶剂与环氧树脂按质量比为54％wt混合，加入0.3份消泡剂，20份增塑剂，机械搅拌均匀，得到粘稠的树脂体系；取11份制得的改性胺固化剂，在机械搅拌速度为1000r/min下缓慢加入12份上述制得的树脂体系，持续搅拌30min，即得到环氧树脂清漆。

8.如权利要求6所述的环氧清漆的方法，其特征在于所述的环氧树脂为E-20、E-40或E-51的双酚A型环氧树脂。 

9.如权利要求6所述的环氧清漆的方法，其特征在于所述的消泡剂为脂肪酸烷基酯、氧化乙烯低聚物或甲基硅油。

10.如权利要求6所述的环氧清漆的方法，其特征在于所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。