CN107325265A - 一种自乳化非离子型水性环氧固化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自乳化非离子型水性环氧固化剂，所述水性环氧固化剂包括以下重量份的组份：N,N‑二(胺丙基)乙二胺100份；低分子环氧化合物60～250份；环氧树脂100～300份；保护剂1～8份；水120～2500份。本发明的自乳化非离子型水性环氧固化剂可快速固化环氧树脂，同时使环氧乳液体系稳定性好，成膜效果佳。

Description

一种自乳化非离子型水性环氧固化剂
技术领域
本发明涉及一种固化剂，尤其涉及一种自乳化非离子型水性环氧固化剂。
背景技术
随着环境的日益关注，对涂料中VOC含量要求越来越严格。传统溶剂型涂料无法满足环境要求，正逐步向无溶剂及水性方向发展。水性环氧涂料在涂料中占有较大比重，其技术核心为水性环氧固化剂。
现有市场的水性固化剂分为两类，一类为配合水性环氧树脂的水性固化剂，该固化剂不能与普通市售环氧树脂直接使用，必须使用水性环氧树脂，这大大提高了材料的使用成本；另一类为自乳化水性环氧固化剂，使用时，该固化剂直接与通用型环氧配合搅拌乳化，然后使用水来调节粘度，该类固化剂使用成本低，使用方便，受到市场的欢迎。
水性环氧固化剂从本质来讲既是一种固化剂，也是环氧树脂的乳化剂，其技术特点是将固化剂通过改性，改善其亲油亲水性，使之达到极性平衡。当环氧树脂、固化剂、水通过搅拌混合后，形成稳定分散多相结构。
水性环氧体系成膜机理不同于一般的聚合物乳液如丙烯酸乳液的成膜(凝结成膜，物理过程)，也与溶剂型环氧的成膜也不同，在溶剂型环氧体系中，环氧树脂和固化剂均以分子形式溶解在有机溶剂中，形成的体系是均相的，固化反应在分子之间进行，因而固化反应进行得比较完全，所形成的固化物也是均相的。
水性环氧为多相体系，环氧树脂和固化剂以分散相形式分散在水相中，交联固化过程是在水分蒸发的过程中微粒之间的相互渗透内部扩散交联反应过程，因此水性环氧的固化程度取决于以下四个因素：一是相容性：水性环氧树脂与水性环氧固化剂的相容性越好，越有利于固化剂微粒与环氧树脂微粒相互内部扩散，有利于固化反应的进行；二是粒径：粒径较小时，水性环氧树脂与水性环氧固化剂分散相粒子能够较充分地相互渗透到内核从而达到较完全的固化程度；三是亲水亲油平衡值：水性环氧树脂与水性环氧固化剂的亲水亲油平衡值接近，在水相中达到一致的共存稳定状态，如果差异较大，亲水性较强的组分会逐渐聚集于水相中，从而导致树脂相和固化剂相分离；四是分散均匀程度：在多相分离的状态下，只有通过一定的机械搅拌作用，才能将树脂相和固化剂相均匀分布于水相中。
为达到上述机理要求，首先固化剂应通过合成改性，消除体系中的伯胺基团，形成仲胺来实现对环氧树脂的开环固化。因为伯胺基团与水的亲和力太强，一方面使得固化剂亲油性降低，难以乳化环氧树脂，即使能乳化环氧，其乳液稳定性也极差，极易破乳分层；另一方面，伯胺更易与水接触，从而减少与环氧树脂接触几率，难于向环氧树脂内部进行扩散，造成环氧乳液难于固化甚至固化不完全。
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。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种自乳化非离子型水性环氧固化剂，可快速固化环氧树脂，同时使环氧乳液体系稳定性好，成膜效果佳。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种自乳化非离子型水性环氧固化剂，所述水性环氧固化剂包括以下重量份的组份：
作为本发明的优选技术方案，所述低分子环氧化合物为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、C12～C14烷基缩水甘油醚和苯基缩水甘油酯中一种或几种的组合物。
作为本发明的优选技术方案，所述环氧树脂为液体双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和酚醛环氧树脂中一种或几种的组合物，所述环氧树脂的分子量为350～1000。
作为本发明的优选技术方案，所述保护剂为聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羧甲基淀粉钠和聚氧化乙烯中的一种或几种的组合物。
作为本发明的优选技术方案，所述水为去离子水或蒸馏水。
作为本发明的优选技术方案，所述水性环氧固化剂包括以下重量份的组份：
本发明的有益效果在于：
1、本发明选用N,N-二(胺丙基)乙二胺作为基础原料进行改性，其结构如下：
N,N-二(胺丙基)乙二胺具有三个伯胺基团以及叔胺促进基团，反应活性点多，即使亲油改性后，仍然能保留较多活性点，可快速固化环氧树脂。
2、本发明采用低分子环氧化合物作为改性剂，在分子结构中引入了大量羟基，羟基的极性低于氨基，有利于降低胺类固化剂的极性，便于后续实现极性平衡，其次羟基可与水形成氢键缔合，使得环氧乳液体系更佳稳定，另外羟基可以促进环氧基团与胺的开环聚合，使得体系快速固化；因此，其制备的固化剂使环氧乳液体系稳定性更好，成膜效果更佳。
3、本发明通过固化剂改性，并引入环氧树脂类似的链段结构，提高了固化剂与环氧树脂的相容性，达到适宜的亲油性。
4、本发明的水性环氧固化剂为淡黄色透明粘稠液体，固含量40～50％，与环氧树脂按比例调配搅拌后，形成稳定白色乳液，可向该乳液中添加任意比例的水进行稀释，均不会出现破乳分层现象。
5、本发明合成固化剂无需PH调节，无需加入酸性物质成盐，工艺更简单，生产效率更高。
6、采用本发明的水性环氧固化剂配制的环氧乳液体系不含溶剂，无味，无挥发，无有害气体释放，对环境无污染，对使用人员无毒害，安全环保，可广泛应用与涂料、建筑加固、胶粘剂、防腐等领域。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
本实施例的自乳化非离子型水性环氧固化剂包括以下重量份的组份：
本实施例的自乳化非离子型水性环氧固化剂与环氧树脂按比例调配搅拌后，形成稳定白色乳液；该乳液稀释成20％含量后涂膜，表干2h，实干12h；涂膜无色透明，均匀光亮，光泽70，附着力1级，硬度3～4H。
实施例2
本实施例的自乳化非离子型水性环氧固化剂包括以下重量份的组份：
本实施例的自乳化非离子型水性环氧固化剂与环氧树脂按比例调配搅拌后，形成稳定白色乳液；该乳液稀释成20％含量后涂膜，表干2.5h，实干14h；涂膜无色透明，均匀光亮，光泽65，附着力1级，硬度3～4H。
实施例3
本实施例的自乳化非离子型水性环氧固化剂包括以下重量份的组份：
本实施例的自乳化非离子型水性环氧固化剂与环氧树脂按比例调配搅拌后，形成稳定白色乳液；该乳液稀释成20％含量后涂膜，表干2.5h，实干14h；涂膜无色透明，均匀光亮，光泽60，附着力2级，硬度2～3H。
实施例4
本实施例的自乳化非离子型水性环氧固化剂包括以下重量份的组份：
本实施例的自乳化非离子型水性环氧固化剂与环氧树脂按比例调配搅拌后，形成稳定白色乳液；该乳液稀释成20％含量后涂膜，表干3h，实干24h；涂膜无色透明，均匀光亮，光泽60，附着力2级，硬度3～4H。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种自乳化非离子型水性环氧固化剂，其特征在于：所述水性环氧固化剂包括以下重量份的组份：
2.根据权利要求1所述的自乳化非离子型水性环氧固化剂，其特征在于：所述低分子环氧化合物为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、C12～C14烷基缩水甘油醚和苯基缩水甘油酯中一种或几种的组合物。
3.根据权利要求1所述的自乳化非离子型水性环氧固化剂，其特征在于：所述环氧树脂为液体双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和酚醛环氧树脂中一种或几种的组合物，所述环氧树脂的分子量为350～1000。
4.根据权利要求1所述的自乳化非离子型水性环氧固化剂，其特征在于：所述保护剂为聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羧甲基淀粉钠和聚氧化乙烯中的一种或几种的组合物。
5.根据权利要求1所述的自乳化非离子型水性环氧固化剂，其特征在于：所述水为去离子水或蒸馏水。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的自乳化非离子型水性环氧固化剂，其特征在于：所述水性环氧固化剂包括以下重量份的组份：
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