CN105949958A - 一种水性环氧改性多胺固化剂及水性环氧防腐底漆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水性环氧改性多胺固化剂及水性环氧防腐底漆，所述固化剂是采用下述步骤制成的：将第一份E51环氧树脂和第一份乙二醇丁醚加入带有搅拌器、冷凝管和温度计的三口瓶中，升温至60℃，滴加聚醚胺，滴加过程中温度保持在60‑75℃，聚醚胺于1小时内加完，然后再搅拌1小时，温度降到70℃，滴加二乙烯三胺，二乙烯三胺于2小时内加完，随后再加入第二份E51树脂和第二份乙二醇丁醚，温度保持在70‑75℃，反应3h，检测无伯胺基存在后，降至室温，加入去离子水，稀释至固含量为60％，得到水性环氧改性多胺固化剂。本发明制得的固化剂能够直接乳化环氧树脂，贮存稳定性及机械稳定性好，在水性环氧树脂涂料中有较好应用。

Description

一种水性环氧改性多胺固化剂及水性环氧防腐底漆

技术领域

本发明涉及一种水性环氧改性多胺固化剂，以及采用该水性环氧改性多胺固化剂的水性环氧防腐底漆，属于水性环氧工业涂料领域。

背景技术

涂料在制造、施工、干燥、固化和成膜过程中向空气中散发的挥发性有机化合物(VOC)是重要的环境污染物之一。在中国，随着大气污染的日趋严峻，政府机构的法案及标准机构的规范对VOC指标也趋于严格。2012年，广东省针对水性防腐油漆率先制定了DB44 1024-2012标准，并开始推动集装箱生产的低VOC化工作。2013年的环境标志产品草稿，对工业涂料的VOC限值进行严格规定。集装箱、工业防护、地坪涂料等行业已经开始水性化转型。2015年1月26日国家财政部、国家税务总局联合发文，自2015年2月1日起对生产、委托加工和进口环节涂料中VOC含量超过420g/L品种征收4％消费税，这就促使涂料企业产品转型升级，其中水性化是一个主导发展方向。

环保法规的日趋完善,环保意识的不断增强,将无毒、廉价的水引入涂料中，既能节省资源，降低成本，又可降低VOC的含量，这使得水性涂料得以迅猛发展。目前，我国工业涂料的年需求量在200万吨左右，其中可由水性工业涂料替代的达120万吨；可以预言，随着环保节能型涂料技术水平的不断提高，传统的有机溶剂型涂料将被逐渐取代。相对于传统的环氧体系而言，水性环氧体系具有不可比拟的优点，如挥发性有机化合物含量超低、净味、不燃、快干且可快速重涂、易清洁(无需溶剂)及整体性能均衡等，这也是用户选择涂料时的重要衡量标准。

自20世纪70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。早期的水性环氧涂料采用外加乳化剂的方法将环氧树脂配成乳液，乳化剂采用阳离子和非离子型表面活性剂。采用外加乳化剂配制的水性环氧体系由于存在较多的乳化剂，其耐水性和耐溶剂性等性能比溶剂型的差，而且适用期短。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亦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水性环氧固化剂对于我国涂料工业具有重大的意义。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种水性环氧改性多胺固化剂，以及一种采用该水性环氧改性多胺固化剂的水性环氧防腐底漆。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种水性环氧改性多胺固化剂，其是采用下述步骤制成的：

a选取E51环氧树脂、乙二醇丁醚、聚醚胺、二乙烯三胺和去离子水作为反应原料，将E51环氧树脂和乙二醇丁醚分别分成两份，标记为第一份E51环氧树脂、第二份E51环氧树脂、第一份乙二醇丁醚和第二份乙二醇丁醚；

b将第一份E51环氧树脂和第一份乙二醇丁醚加入带有搅拌器、冷凝管和温度计的三口瓶中，升温至60℃，滴加聚醚胺，滴加过程中温度保持在60-75℃，聚醚胺于1小时内加完，然后再搅拌1小时，温度降到70℃，滴加二乙烯三胺，二乙烯三胺于2小时内加完，随后再加入第二份E51树脂和第二份乙二醇丁醚，温度保持在70-75℃，反应3h，检测无伯胺基存在后，降至室温，加入去离子水，稀释至固含量为60％，得到水性环氧改性多胺固化剂。

优选的，所述E51环氧树脂的用量为38-42重量份、乙二醇丁醚的用量为10.5-11.5重量份、聚醚胺的用量为6-6.5重量份、二乙烯三胺的用量为13.5-14.5重量份、去离子水的用量为28-32重量份；其中，第一份E51环氧树脂的用量为17.5-20.5重量份、第二份E51环氧树脂的用量为20.5-21.5重量份、第一份乙二醇丁醚的用量为4.9-5.1重量份、第二份乙二醇丁醚的用量为5.5-6.5重量份。

优选的，所述聚醚胺为美国亨斯迈(HUNTSMAN)公司生产的D-2000聚醚胺或BASF公司的CGA D-2000聚醚胺。

一种水性环氧防腐底漆，其是由组份A和组分B组成，所述组份A为30-35重量份的国产E51环氧树脂618或进口EPON828或128环氧树脂，所述组分B是由如下重量份的组分制成：权利要求1所述的水性环氧改性多胺固化剂40-45份、去离子水10-15份、分散剂0.5-0.7份、TEGO830消泡剂0.1-0.2份、钛白粉8-12份、氧化铁黑3-5份、沉淀硫酸钡12-16份、三聚磷酸铝10-15份、水性膨润土0.2-0.5份、防闪锈助剂0.5-0.7份、基材润湿剂0.3-0.5份、BYK-028消泡剂0.1-0.2份、RM-2020增稠剂0.4-0.6份、RM-8W增稠剂0.1-0.2份。

优选的，所述组份A为32重量份的国产E51环氧树脂618或进口EPON828或128环氧树脂，所述组分B是由如下重量份的组分制成：权利要求1所述的水性环氧改性多胺固化剂44份、去离子水12.3份、分散剂0.6份、TEGO830消泡剂0.1份、钛白粉10份、氧化铁黑4份、沉淀硫酸钡15份、三聚磷酸铝12份、水性膨润土0.3份、防闪锈助剂0.6份、基材润湿剂0.4份、BYK-028消泡剂0.1份、RM-2020增稠剂0.5份、RM-8W增稠剂0.1份。

优选的，所述分散剂为BYK-192分散剂或TEGO755W分散剂。

优选的，所述防闪锈助剂为Raybo 60防闪锈助剂或H10防闪锈助剂。

优选的，所述基材润湿剂为TEGO TWIN4100基材润湿剂。

上述水性环氧防腐底漆的制备步骤如下：

a配制组分B

将水性环氧改性多胺固化剂、去离子水、分散剂、TEGO830消泡剂、钛白粉、氧化铁黑、沉淀硫酸钡、三聚磷酸铝、水性膨润土和防闪锈助剂一并加入研磨罐中，以研磨机分散至细度小于35μm，然后加入基材润湿剂、BYK-028消泡剂、RM-2020增稠剂、RM-8W增稠剂，搅拌均匀。得到组分B；

b配制水性环氧防腐底漆

将组分A与组分B分开包装，使用前混合均匀，即得水性环氧防腐底漆。

本发明的有益技术效果是：

(1)本发明采用自制水性环氧改性多胺固化剂直接乳化液体环氧树脂：将聚醚胺经亲水改性制成水性环氧改性多胺固化剂，E-51型环氧树脂预先不乳化,由水性环氧改性多胺固化剂在使用前混合自行乳化，此时固化剂既是交联剂又是乳化剂，而不需要将E-51型环氧树脂做成乳液，便于生产操作、低碳环保。

(2)本发明制得的水性环氧改性多胺固化剂既作为液体环氧树脂的固化剂，同时也是液体环氧树脂的乳化剂，在使用时将固化剂与液体环氧树脂混合均匀，由水性固化剂乳化液体环氧树脂，从而达到水溶性的要求，并且具有贮存稳定性及机械稳定性好等优点，在水性环氧树脂涂料中有较好应用。

(3)贮存稳定性好：采用双组分包装，组分A直接用普通溶剂型环氧漆用低分子量液体环氧树脂E-51(618或828)；组分B以自制的水性环氧改性多胺固化剂为载体分散颜填料，使用前将A、B组分混合均匀即可。避免了水性环氧乳液贮存稳定性差或机械稳定性差的缺点，并且由于环氧树脂组分不需进行亲水改性，可以保证涂膜的耐化学药品性能良好。

(4)本发明以液体环氧树脂为组分A，以上述水性环氧改性多胺固化剂与颜填料、助剂及水研磨而制成组分B，得到双组分水性环氧防腐底漆。避免了水性环氧乳液贮存稳定性差或机械稳定性差的缺点，并且由于环氧树脂组分不需进行亲水改性,可以保证涂膜的耐化学药品性能良好。

(5)本发明制得的水性环氧防腐底漆，成膜过程不需要成膜助剂或共溶剂，VOC含量极低，安全环保，涂装后涂膜具有附着力佳、硬度高，耐腐蚀、耐盐雾性能优异等特点，具有广泛的应用范围。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种水性环氧改性多胺固化剂，其是采用下述步骤制成的：

a选取E51环氧树脂、乙二醇丁醚、聚醚胺、二乙烯三胺和去离子水作为反应原料，将E51环氧树脂和乙二醇丁醚分别分成两份，标记为第一份E51环氧树脂、第二份E51环氧树脂、第一份乙二醇丁醚和第二份乙二醇丁醚。所述E51环氧树脂、乙二醇丁醚、聚醚胺、二乙烯三胺和去离子水的用量分别为38-42份、乙二醇丁醚10.5-11.5份、聚醚胺6.0-6.5份、二乙烯三胺13.5-14.5份及去离子水28-32份，以重量份计。其中，第一份E51环氧树脂的用量为17.5-20.5份、第二份E51环氧树脂的用量为20.5-21.5份、第一份乙二醇丁醚的用量为4.9-5.1份，第二份乙二醇丁醚的用量为5.5-6.5份。

具体可进行如下选择：

所述E51环氧树脂、乙二醇丁醚、聚醚胺、二乙烯三胺和去离子水的用量分别为38份、乙二醇丁醚11.5份、聚醚胺6.0份、二乙烯三胺14.5份及去离子水28份，以重量份计。其中，第一份E51环氧树脂的用量为17.5份、第二份E51环氧树脂的用量为20.5份、第一份乙二醇丁醚的用量为5.1份，第二份乙二醇丁醚的用量为6.4份。

或所述E51环氧树脂、乙二醇丁醚、聚醚胺、二乙烯三胺和去离子水的用量分别为42份、乙二醇丁醚10.5份、聚醚胺6.5份、二乙烯三胺13.5份及去离子水32份，以重量份计。其中，第一份E51环氧树脂的用量为20.5份、第二份E51环氧树脂的用量为21.5份、第一份乙二醇丁醚的用量为5份，第二份乙二醇丁醚的用量为5.5份。

或所述E51环氧树脂、乙二醇丁醚、聚醚胺、二乙烯三胺和去离子水的用量分别为40份、乙二醇丁醚11份、聚醚胺6.2份、二乙烯三胺14份及去离子水30份，以重量份计。其中，第一份E51环氧树脂的用量为19.5份、第二份E51环氧树脂的用量为20.5份、第一份乙二醇丁醚的用量为5份，第二份乙二醇丁醚的用量为6份。

b将第一份E51环氧树脂和第一份乙二醇丁醚加入带有搅拌器、冷凝管和温度计的三口瓶中，升温至60℃，滴加聚醚胺，滴加过程中温度保持在60-75℃，聚醚胺于1小时内加完，然后再搅拌1小时，温度降到70℃，滴加二乙烯三胺，二乙烯三胺于2小时内加完，随后再加入第二份E51树脂和第二份乙二醇丁醚，温度保持在70-75℃，反应3h，检测无伯胺基存在后，降至室温，加入去离子水，稀释至固含量为60％，得到水性环氧改性多胺固化剂。如发浑，可加适量的醋酸至变清。合成原理如式1、式2所示。

上述聚醚胺为美国亨斯迈(HUNTSMAN)公司生产的D-2000聚醚胺或BASF公司的CGA D-2000聚醚胺。

上述伯氨基的存在与否可采用常规方法进行检测。如伯胺或仲胺与磺酰化剂作用，胺基上的的氢原子被磺酰基取代，生成相应的芳磺酰胺。磺酰化反应需在KOH或NaOH溶液中进行。伯胺所生成的芳磺酰胺衍生物可与碱生成盐溶于碱中，这是由于磺酰基的影响使氮上的氢原子成酸性。仲胺的芳磺酰胺衍生物分子中，氮上没有氢原子，不能与碱生成盐，也不溶于碱，成固体析出。再如用对甲苯磺酰氯，生成的对甲苯磺酰甲胺上的H有酸性，可溶解于碱，如果是仲胺，则与对甲苯磺酰氯反应，但因为没有H不溶解于碱，叔胺不反应。

本发明通过聚醚胺与液体环氧树脂E51反应，接上亲水的链段，再以二乙烯三胺封闭两端的环氧基，将环氧基转化为仲胺基，制备出了一种自乳化型的水性环氧改性多胺固化剂，此种固化剂同时具有乳化剂的功能，能够直接乳化环氧树脂而不需要外加乳化剂，所以贮存稳定性及机械稳定性很好。与Ⅰ型液体环氧树脂所配制水性环氧工业涂料的适用期较长，最高可达6h；表干时间较短，一般为1h左右，最短为50min；涂膜硬度可达2H以上；附着力达到1级；透明性较好，且耐水性和耐酸、碱性都比较好。

实施例2

一种水性环氧防腐底漆，其是由组份A和组分B组成，所述组份A为32重量份的EPON828环氧树脂，所述组分B是由如下重量份的组分制成：实施例1制得的水性环氧改性多胺固化剂44份、去离子水12.3份、分散剂0.6份、TEGO830消泡剂0.1份、钛白粉10份、氧化铁黑4份、沉淀硫酸钡15份、三聚磷酸铝12份、水性膨润土0.3份、防闪锈助剂0.6份、基材润湿剂0.4份、BYK-028消泡剂0.1份、RM-2020增稠剂0.5份、RM-8W增稠剂0.1份。

上述分散剂为TEGO755W分散剂；防闪锈助剂为Raybo 60防闪锈助剂；基材润湿剂为TEGOTWIN4100基材润湿剂。

制备步骤如下：

a配制组分B

将水性环氧改性多胺固化剂、去离子水、分散剂、TEGO830消泡剂、钛白粉、氧化铁黑、沉淀硫酸钡、三聚磷酸铝、水性膨润土和防闪锈助剂一并加入研磨罐中，以研磨机分散至细度小于35μm，然后加入基材润湿剂、BYK-028消泡剂、RM-2020增稠剂、RM-8W增稠剂，搅拌均匀。得到组分B。

b配制水性环氧防腐底漆

将组分A与组分B分开包装，使用前混合均匀，即得水性环氧防腐底漆。

实施例3

一种水性环氧防腐底漆，其是由组份A和组分B组成，所述组份A为30重量份的128环氧树脂，所述组分B是由如下重量份的组分制成：实施例1制得的水性环氧改性多胺固化剂45份、去离子水15份、分散剂0.5份、TEGO830消泡剂0.1份、钛白粉12份、氧化铁黑3份、沉淀硫酸钡12份、三聚磷酸铝10份、水性膨润土0.5份、防闪锈助剂0.5份、基材润湿剂0.3份、BYK-028消泡剂0.1份、RM-2020增稠剂0.6份、RM-8W增稠剂0.1份。

上述分散剂为BYK-192分散剂；防闪锈助剂为Raybo 60防闪锈助剂；基材润湿剂为TEGOTWIN4100基材润湿剂。

制备步骤如下：

a配制组分B

将水性环氧改性多胺固化剂、去离子水、分散剂、TEGO830消泡剂、钛白粉、氧化铁黑、沉淀硫酸钡、三聚磷酸铝、水性膨润土和防闪锈助剂一并加入研磨罐中，以研磨机分散至细度小于35μm，然后加入基材润湿剂、BYK-028消泡剂、RM-2020增稠剂、RM-8W增稠剂，搅拌均匀。得到组分B。

b配制水性环氧防腐底漆

将组分A与组分B分开包装，使用前混合均匀，即得水性环氧防腐底漆。

实施例4

一种水性环氧防腐底漆，其是由组份A和组分B组成，所述组份A为35重量份的国产618环氧树脂，所述组分B是由如下重量份的组分制成：实施例1制得的水性环氧改性多胺固化剂40份、去离子水10份、分散剂0.7份、TEGO830消泡剂0.2份、钛白粉8份、氧化铁黑5份、沉淀硫酸钡16份、三聚磷酸铝15份、水性膨润土0.2份、防闪锈助剂0.7份、基材润湿剂0.5份、BYK-028消泡剂0.2份、RM-2020增稠剂0.4份、RM-8W增稠剂0.2份。

上述分散剂为BYK-192分散剂；防闪锈助剂为H10防闪锈助剂；基材润湿剂为TEGO TWIN4100基材润湿剂。

制备步骤如下：

a配制组分B

将水性环氧改性多胺固化剂、去离子水、分散剂、TEGO830消泡剂、钛白粉、氧化铁黑、沉淀硫酸钡、三聚磷酸铝、水性膨润土和防闪锈助剂一并加入研磨罐中，以研磨机分散至细度小于35μm，然后加入基材润湿剂、BYK-028消泡剂、RM-2020增稠剂、RM-8W增稠剂，搅拌均匀。得到组分B。

b配制水性环氧防腐底漆

将组分A与组分B分开包装，使用前混合均匀，即得水性环氧防腐底漆。

将实施例3制得的水性环氧防腐底漆，制板，检测油漆性能。具体性能指标如下表1。

表1

Claims (9)

1.一种水性环氧改性多胺固化剂，其特征在于是采用下述步骤制成的：

a选取E51环氧树脂、乙二醇丁醚、聚醚胺、二乙烯三胺和去离子水作为反应原料，将E51环氧树脂和乙二醇丁醚分别分成两份，标记为第一份E51环氧树脂、第二份E51环氧树脂、第一份乙二醇丁醚和第二份乙二醇丁醚；

b将第一份E51环氧树脂和第一份乙二醇丁醚加入带有搅拌器、冷凝管和温度计的三口瓶中，升温至60℃，滴加聚醚胺，滴加过程中温度保持在60-75℃，聚醚胺于1小时内加完，然后再搅拌1小时，温度降到70℃，滴加二乙烯三胺，二乙烯三胺于2小时内加完，随后再加入第二份E51树脂和第二份乙二醇丁醚，温度保持在70-75℃，反应3h，检测无伯胺基存在后，降至室温，加入去离子水，稀释至固含量为60％，得到水性环氧改性多胺固化剂。

2.根据权利要求1所述的一种水性环氧改性多胺固化剂，其特征在于：所述E51环氧树脂的用量为38-42重量份、乙二醇丁醚的用量为10.5-11.5重量份、聚醚胺的用量为6-6.5重量份、二乙烯三胺的用量为13.5-14.5重量份、去离子水的用量为28-32重量份；其中，第一份E51环氧树脂的用量为17.5-20.5重量份、第二份E51环氧树脂的用量为20.5-21.5重量份、第一份乙二醇丁醚的用量为4.9-5.1重量份、第二份乙二醇丁醚的用量为5.5-6.5重量份。

3.根据权利要求1所述的一种水性环氧改性多胺固化剂，其特征在于：所述聚醚胺为美国亨斯迈公司生产的JEFFAMINE D-2000聚醚胺或BASF公司生产的CGA D-2000聚醚胺。

4.一种水性环氧防腐底漆，其特征在于是由组份A和组分B组成，所述组份A为30-35重量份的国产E51环氧树脂618或进口EPON828或128环氧树脂，所述组分B是由如下重量份的组分制成：权利要求1所述的水性环氧改性多胺固化剂40-45份、去离子水10-15份、分散剂0.5-0.7份、TEGO830消泡剂0.1-0.2份、钛白粉8-12份、氧化铁黑3-5份、沉淀硫酸钡12-16份、三聚磷酸铝10-15份、水性膨润土0.2-0.5份、防闪锈助剂0.5-0.7份、基材润湿剂0.3-0.5份、BYK-028消泡剂0.1-0.2份、RM-2020增稠剂0.4-0.6份、RM-8W增稠剂0.1-0.2份。

5.根据权利要求1所述的一种水性环氧防腐底漆，其特征在于：所述组份A为32重量份的国产E51环氧树脂618或进口EPON828或128环氧树脂，所述组分B是由如下重量份的组分制成：权利要求1所述的水性环氧改性多胺固化剂44份、去离子水12.3份、分散剂0.6份、TEGO830消泡剂0.1份、钛白粉10份、氧化铁黑4份、沉淀硫酸钡15份、三聚磷酸铝12份、水性膨润土0.3份、防闪锈助剂0.6份、基材润湿剂0.4份、BYK-028消泡剂0.1份、RM-2020增稠剂0.5份、RM-8W增稠剂0.1份。

6.根据权利要求4或5所述的一种水性环氧防腐底漆，其特征在于：所述分散剂为BYK-192分散剂或TEGO755W分散剂。

7.根据权利要求4或5所述的一种水性环氧防腐底漆，其特征在于：所述防闪锈助剂为Raybo60防闪锈助剂或ASCOTRAN H10防闪锈助剂。

8.根据权利要求4或5所述的一种水性环氧防腐底漆，其特征在于：所述基材润湿剂为TEGOTWIN4100基材润湿剂。

9.根据权利要求4或5所述的一种水性环氧防腐底漆，其特征在于制备步骤如下：

a配制组分B

将水性环氧改性多胺固化剂、去离子水、分散剂、TEGO830消泡剂、钛白粉、氧化铁黑、沉淀硫酸钡、三聚磷酸铝、水性膨润土和防闪锈助剂一并加入研磨罐中，经研磨机分散至细度小于35μm，然后加入基材润湿剂、BYK-028消泡剂、RM-2020增稠剂、RM-8W增稠剂，搅拌均匀。得到组分B；

b配制水性环氧防腐底漆

将组分A与组分B分开包装，使用前混合均匀，即得水性环氧防腐底漆。