CN108250899B - 一种气干型室温固化水性环氧防水涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种气干型室温固化水性环氧防水涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于涂料技术领域，公开了一种气干型室温固化水性环氧防水涂料及其制备方法和应用。该防水涂料是将环氧树脂体系、复合胺型固化剂和催干剂有机金属羧酸盐预混合后，加入水相浆料搅拌均匀，经室温固化制得；所述复合胺型固化剂包括双活性聚酰胺、活性稀释剂、多元胺‑环氧加成物、多元胺、酚醛胺和助剂。本发明防水涂料具有优异的防水性能，可用作防腐涂料、界面处理剂、封孔剂、灌浆材料、表面封孔的多孔模具。

Description

一种气干型室温固化水性环氧防水涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于涂料技术领域，更具体地，涉及一种气干型室温固化水性环氧防水涂料及其制备方法和应用。
背景技术
水性环氧涂料具有优异的物理和化学性能如良好的附着力、优异的耐化学品和溶剂性能、硬度高、耐磨性好、热稳定性以及很强的耐腐蚀性等优点而受到人们广泛的关注。环氧涂料分为溶剂型环氧涂料、高固体分(少溶剂)型涂料、液态无溶剂型环氧涂料、粉末型环氧涂料及水下环氧或环氧改性涂料。
传统的环氧树脂涂料一般为溶剂型，污染严重并且严重损害人们健康。水性环氧涂料VOC含量低、气味小、使用安全，符合环保与节能的社会发展要求。水性环氧涂料的突出优势还表现在可室温固化和潮湿环境中固化，有适宜的操作时间和固化时间，并有很高的交联密度，这点远优于通常的水性丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂料。
水性环氧涂料一般分为水乳化型和水溶型，通常在将环氧树脂改性成环氧乳液或水溶液，再与改性胺固化剂一起通过环氧基团的开环聚合反应固化交联成膜。此工艺复杂，并且常常性能不够理想，特别是含水量较高时，因乳化剂和交联密度的影响，强度低，固化时体积收缩明显。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种气干型室温固化水性环氧防水涂料，该防水涂料不用将环氧树脂先制成水乳液或水溶液，使用双活性聚酰胺、多元胺-环氧加成物和有机金属催干剂，可直接将液态环氧树脂混合，在含水环境下实现环氧基团的整体层次的开环聚合及空气接触表面涂膜的氧化固化，是一种新型无收缩双重固化的气干型室温固化水性环氧防水涂料。
本发明的另一目的是提供上述气干型室温固化水性环氧防水涂料的制备方法。
本发明的再一目的是提供上述气干型室温固化水性环氧防水涂料的应用。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种气干型室温固化水性环氧防水涂料，是将环氧树脂体系、复合胺型固化剂和有机金属羧酸盐催干剂预混合后，加入水相浆料搅拌均匀，经室温固化制得；所述复合胺型固化剂包括双活性聚酰胺、活性稀释剂、多元胺-环氧加成物、多元胺、酚醛胺和助剂。
优选地，所述的环氧树脂体系、复合胺型固化剂和以金属含量计的有机金属羧酸盐催干剂的质量比为20：(10～20)：(0.001～0.1)，所述的双活性聚酰胺、活性稀释剂、多元胺-环氧加成物、多元胺、酚醛胺和助剂的质量比为(30～80)：(2～20)：(2～20)：(2～20)：(2～20)：(0～1)；所述复合胺型固化剂还包括无机填料和/或颜料，所述无机填料和/或颜料的总重量不高于复合胺型固化剂的70wt％；所述水相浆料的质量为环氧树脂体系质量的0～10倍，所述预混的温度为20～45℃，所述预混的时间为2～15min。
优选地，所述双活性聚酰胺为长链羧酸与多元胺在140～260℃下缩合得到的含有酰胺键的化合物；
所述的活性稀释剂为干性油或三羟甲基丙烷二烯丙基醚；
所述的多元胺-环氧加成物是由环氧基聚醚、双酚A型液体环氧树脂或双酚F型液体环氧树脂中的一种与多元胺按环氧基团与多元胺分子摩尔比为1：1加成扩链后所得化合物；
所述的多元胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、多乙烯多胺、间苯二甲胺、环己二甲胺、氨甲基环己胺或N-氨乙基哌嗪中的一种以上；
所述的酚醛胺为含有3-7个活性氢的腰果酚型酚醛胺、苯酚型酚醛胺、壬基酚型酚醛胺或酚醛叔胺中的一种以上；
所述的复合胺型固化剂中的无机填料为碳酸钙、硅微粉、白炭黑或碳化硅中的一种以上；
所述的助剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、消泡剂和/或流平剂。
更为优选地，所述的长链羧酸为不饱和长链一元酸和长链二元酸，所述的不饱和长链一元酸为亚油酸或亚麻酸，所述的长链二元酸为C36二聚酸或C21二元酸，所述的不饱和长链一元酸占长链羧酸总质量的5～45％；所述的干性油为亚麻油或红花籽油；所述的环氧基聚醚为聚乙二醇二缩水甘油醚或聚丙二醇二缩水甘油醚；所述的多元胺-环氧加成物中的环氧基聚醚为聚乙二醇二缩水甘油醚或聚丙二醇二缩水甘油醚；所述的多元胺-环氧加成物中的多元胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、多乙烯多胺、间苯二甲胺、环己二甲胺、氨甲基环己胺或N-氨乙基哌嗪中的一种以上。
优选地，所述的环氧树脂体系包括液体环氧树脂、活性环氧稀释剂、环氧基型硅烷偶联剂、无机填料和颜料；所述水相浆料包括水和无机物，所述的无机物为无机非活性填料、水泥或石膏中的一种以上。
更为优选地，所述的液体环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂，所述液体环氧树脂总用量为不低于环氧树脂体系总质量的35％；
所述的活性环氧稀释剂为乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚或季戊四醇四缩水甘油醚中的一种以上；
所述的环氧基型硅烷偶联剂为3-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷；
所述的环氧树脂体系中的无机填料为碳酸钙、硅微粉、白炭黑或碳化硅中的一种以上；
所述的水相浆料中的无机非活性填料为碳酸钙、硅微粉、高岭土、碳化硅、二氧化硅微球、玻璃微珠或微球中的一种以上；
所述的水相浆料中水的含量不低于水相浆料的20wt％。
优选地，所述的有机金属羧酸盐催干剂为环烷酸盐、异辛酸盐、新癸酸盐或醋酸盐中一种以上。
更为优选地，所述的环烷酸盐为环烷酸钴、环烷酸锰或环烷酸铜；所述的异辛酸盐为异辛酸钴、异辛酸铅、异辛酸锆、异辛酸锌或异辛酸钙；所述的新癸酸盐为新癸酸钴；所述醋酸盐为醋酸钴或醋酸铜。
上述气干型室温固化水性环氧防水涂料的制备方法，包括如下具体步骤：
S1.双活性聚酰胺的制备：将不饱和长链一元酸、长链二元酸与多元胺按照总羧基与多元胺摩尔比为1：0.9～1.5混合并在140～260℃下缩合得到含有酰胺键的化合物，即为双活性聚酰胺；
S2.多元胺-环氧加成物的制备：将环氧基聚醚、双酚A型液体环氧树脂或双酚F型液体环氧树脂中的一种与多元胺在20～90℃下加成反应扩链后制得；
S3.防水涂料的制备：室温下将环氧树脂体系、复合胺型固化剂和催干剂有机金属羧酸盐在20～45℃预混后，加入水相浆料搅拌均匀，经室温固化后制得气干型室温固化水性环氧防水涂料。
上述气干型室温固化水性环氧防水涂料在防腐涂料、界面处理剂、封孔剂、灌浆材料或表面封孔的多孔模具领域中的应用。
本发明制备的聚酰胺是通过长链二元羧酸和多不饱和羧酸与多元胺通过高温缩合反应形成含有酰胺键或酰胺键与C＝N双键咪唑啉结构兼存的聚合物，并将C＝C双键引入到聚酰胺分子骨架子，具有使环氧开环聚合和金属催化氧化双重活性。聚酰胺分子中含有多个活性的聚酰胺活性胺基氢N-H，可使环氧基团开环聚合，而含有的C＝C不饱和双键，在有机金属催化作用下，其中的双键或邻上的C-H与氧气接触而发生氧化反应。故而本发明制备的防水涂料组合物在配制使用过程中，特别是在含水情况下，在空气接触的表面上具有室温双固化特性，形成致密的防水涂膜；而在含水特别是含水量较多的情况下，与模具的接触界面隔绝与空气的接触而形成多孔界面，并且具有较高的强度。即本发明制备的防水涂料具有表面气干性。本发明中使用的活性稀释剂亚麻油、红花籽油、三羟甲基丙烷二烯丙基醚等均含有大量的多不饱和C＝C双键，具有金属催化氧化性能，大量减少VOC的形成，并且有利于致密涂膜形成和固化成型。
本发明制备的复合胺型固化体系，直接与环氧树脂混合后，具有优异的自乳化稳定性，加入大量的水相浆料形成稳定的多相体系，室温固化过程无明显收缩和分相现象，固化后具有优异的表面防水性和整体力学强度。本发明制备的室温固化水性环氧，不仅可用作平面型的防水涂料、防腐涂料、界面处理剂、表面封孔剂，由于水的存在，吸收大量的环氧聚合反应所放的热量，大规模使用时不会发生爆聚，并且在固化过程中无明显体积收缩，可用作立体型大体积的灌浆材料和大型模具制造。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明制备的水性环氧具有室温环氧开环聚合固化和空气接触催化氧化双重固化特性；
2.本发明制备的水性环氧室温固化后具有优异的表面防水性能；
3.本发明制备的水性环氧体系具有自乳化性，含水量高，多相体系稳定，室温固化无收缩，大规模大体积使用时中心发热温度低，力学强度高。
4.本发明制备方法简易，不用将环氧树脂先制成水乳液或水溶液，使用双活性聚酰胺、多元胺-环氧加成物和有机金属催干剂，可直接将液态环氧树脂混合，在含水环境下实现环氧基团的整体层次的开环聚合及空气接触表面涂膜的氧化固化。
附图说明
图1为实施例1中双活性聚酰胺PA1的红外光谱图；
图2为实施例2中双活性聚酰胺PA2的红外光谱图；
图3为实施例3中双活性聚酰胺PA4的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1 双活性聚酰胺的制备
在2000毫升的三口瓶中加入2.2摩尔的四乙烯五胺415.8克和564克的高纯二聚酸ATUREX 1001(二聚体C36二元酸含量99.1wt％，江西艾图瑞克实业有限公司，1摩尔)及56克亚油酸(试剂，纯度97％)，升温至150℃反应2小时，然后升温至180℃反应2小时并除去水，冷却，得到双活性聚酰胺PA1，备用。用红外光谱测试，得到如图1所示的红外光谱图。图1中1645.77cm-1为酰胺键吸收峰，3009cm-1为不饱和C＝C双键上的C-H吸收峰；从图1中可知PA1为既有与环氧基团反应的活性N-H，又有金属催化氧化反应的活性C＝C，即PA1有双活性，可与环氧树脂发生开环聚合反应，又能接触空气而催化氧化固化，即气干性。
实施例2 双活性聚酰胺的制备
在2000毫升的三口瓶中加入2.1摩尔的四乙烯五胺396.9克和504克的高纯二聚酸ATUREX 1001及28.2克亚麻酸(试剂，纯度95％)，升温至150℃反应2小时，然后升温至200℃反应2小时、260℃反应2小时并除去水，冷却，得到双活性聚酰胺PA2，备用。用红外光谱测试，得到图2所示的红外光谱图。图2中1654cm-1为酰胺键吸收峰，1610cm-1为部分酰胺键与胺基上的N-H进一步高温脱水或环化形成咪唑啉环上C＝N吸收峰，3006cm-1为不饱和C＝C双键上的C-H吸收峰；从图2中可知PA2为既有与环氧基团反应的活性N-H，又有金属催化氧化反应的活性C＝C，即PA1有双活性，可与环氧树脂发生开环聚合反应，又能接触空气而催化氧化固化，即气干性。
实施例3 双活性聚酰胺的制备
在2000毫升的三口瓶中加入四乙烯五胺378克、三乙烯四胺146克、N-氨乙基哌嗪77.5克和564克的高纯二聚酸ATUREX 1001及460克工业亚麻酸(脂肪酸组成：亚麻酸56wt％，亚油酸17wt％，油酸25wt％，其它脂肪酸2wt％)，升温至180℃反应8小时并除去水，冷却，得到双活性聚酰胺PA3，备用。
实施例4 双活性聚酰胺的制备
在1000毫升的三口瓶中加入2摩尔的1,3-环己二甲胺(1,3-BAC)和1摩尔的C21二元酸385克(美德维实伟克C21二元酸DIACID 1550，分子中含有一个不饱和C＝C双键，平均分子量为385)及21克亚油酸(试剂，纯度97％)，升温至140℃反应2小时，然后升温至180℃反应3小时并除去水，冷却，得到双活性聚酰胺PA4，备用。用红外光谱测试，得到图3所示的红外光谱图。图3中1644cm-1为酰胺键吸收峰，3011cm-1为不饱和C＝C双键上的C-H吸收峰。从图3中可知PA4为既有与环氧基团反应的活性N-H，又有金属催化氧化反应的活性C＝C，即PA1有双活性，可与环氧树脂发生开环聚合反应，又能接触空气而催化氧化固化，即气干性。
实施例5 多元胺-环氧加成物的制备
室温25℃下在1000毫升的三口瓶中加入2摩尔的间苯二甲胺272克，然后缓慢滴加400克的聚乙二醇二缩水甘油醚XY205(安徽新远化工，环氧值0.5)，共3小时滴加完毕，然后升温至60℃反应2小时，冷却，得到无溶剂的扩链的改性胺固化剂多元胺-环氧加成物MXD205，备用。
实施例6 多元胺-环氧加成物的制备
室温20℃下在1000毫升的三口瓶中加入2摩尔的二乙烯三胺206克，然后缓慢滴加760克含有50wt％的环氧树脂溶液(380克双酚A环氧树脂E-51(平均分子量380)、180克亚麻油、200克三羟甲基丙烷二烯丙基醚)，共6小时滴加完毕，然后升温至50℃反应2小时，冷却，得到含有活性稀释剂的扩链的改性胺固化剂多元胺-环氧加成物DETE51(其中活性稀释剂含量为39.34wt％)，备用。
实施例7 多元胺-环氧加成物的制备
室温30℃下在1000毫升的三口瓶中加入2摩尔的三乙烯四胺292克，然后缓慢滴加600克的聚丙二醇二缩水甘油醚XY207(安徽新远化工，环氧值0.33)，共4小时滴加完毕，然后升温至80℃反应2小时，冷却，得到无溶剂的扩链的改性胺固化剂多元胺-环氧加成物TET207，备用。
实施例8 防水涂料的制备及其性能
1.净浆：室温25℃下将1000g双酚A环氧树脂E-51、1g环烷酸钴(钴10wt％)、1g异辛酸锰(锰8wt％)、750g聚酰胺PA1、50g多元胺-环氧加成物MXD205、100g含有活性稀释剂的多元胺-环氧加成物DETE51(活性稀释剂含量为39.34wt％)、20g三乙烯四胺、80g腰果酚醛胺(MD2003D，上海美东生物材料股份有限公司)快速混合3分钟后，分别涂刷或倒入于相应的模具上，室温固化7天后分别观察固化收缩情况、8字水泥模拉伸试验中的粘接面断裂情况及其强度、涂膜空气接触表面和模具接触界面的水接触角及立体形状(20*20*20)固化物的抗压强度，并将结果列于表1中。
2.无水填料浆：室温25℃下将500g双酚A环氧树脂E-51、500g无机填料碳酸钙(1500目)、0.5g环烷酸钴(钴10wt％)、0.5g异辛酸锰(锰8wt％)、375g聚酰胺PA1、25g多元胺-环氧加成物MXD205、50g含有活性稀释剂的多元胺-环氧加成物DETE51(活性稀释剂含量为39.34wt％)、10g三乙烯四胺、40g腰果酚醛胺(MD2003D，上海美东生物材料股份有限公司)和500g无机填料硅微粉(1250目)快速混合5分钟后，分别涂刷或倒入于相应的模具上，室温固化7天后分别观察固化收缩情况、8字水泥模拉伸试验中的粘接面断裂情况及其强度、涂膜空气接触表面和模具接触界面的水接触角及立体形状(20*20*20)固化物的抗压强度，并将结果列于表1中。
3.含水浆料：室温25℃下将500g双酚A环氧树脂E-51、500g无机填料碳酸钙(1500目)、0.5g环烷酸钴(钴10wt％)、0.5g异辛酸锰(锰8wt％)、375g聚酰胺PA1、25g多元胺-环氧加成物MXD205、50g含有活性稀释剂的多元胺-环氧加成物DETE51(活性稀释剂含量为39.34wt％)、10g三乙烯四胺、40g腰果酚醛胺(MD2003D，上海美东生物材料股份有限公司)和500g无机填料硅微粉(1250目)快速混合5分钟后，然后将2000g含有60wt％硅微粉的水相浆料(水40wt％)(水相温度25℃)倒入到环氧树脂与固化剂的混合物中并快速搅拌均匀，分别涂刷或倒入于相应的模具上，室温固化7天后分别观察固化收缩情况、8字水泥模拉伸试验中的粘接面断裂情况及其强度、涂膜空气接触表面和模具接触界面的水接触角及立体形状(20*20*20)固化物的抗压强度，并将结果列于表1中。
实施例9 防水涂料的制备及其性能
1.净浆：室温20℃下将960g双酚A环氧树脂E-44、40g乙二醇二缩水甘油醚、0.02g异辛酸铅(铅38wt％)、0.02g异辛酸锆(锆20wt％)、100g聚酰胺PA2、52g聚酰胺PA4、8g多元胺-环氧加成物TET207、150g含有活性稀释剂的多元胺-环氧加成物DETE51(活性稀释剂含量为39.34wt％)、10g亚麻油(油中的脂肪酸含量：亚麻酸56wt％，亚油酸17％，剩下为其它脂肪酸)、80g四乙烯五胺、90g腰果酚醛胺MD2008(上海美东生物材料股份有限公司)、8g2,4,6-三(N,N)-二甲氨基甲基苯酚、2g3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂KH550快速混合6分钟后，分别涂刷或倒入于相应的模具上，室温固化7天后分别观察固化收缩情况、8字水泥模拉伸试验中的粘接面断裂情况及其强度、涂膜空气接触表面和模具接触界面的水接触角及立体形状(20*20*20)固化物的抗压强度，并将结果列于表1中。
2.无水填料浆：室温20℃下将720g双酚A环氧树脂E-44、30g乙二醇二缩水甘油醚、0.015g异辛酸铅(铅38wt％)、0.015g异辛酸锆(锆20wt％)、250g无机填料硅微粉(3000目)、75g聚酰胺PA2、39g聚酰胺PA4、6g多元胺-环氧加成物TET207、112.5g含有活性稀释剂的多元胺-环氧加成物DETE51(活性稀释剂含量为39.34wt％)、7.5g亚麻油、60g四乙烯五胺、67.5g腰果酚醛胺MD2008、6g 2,4,6-三(N,N)-二甲氨基甲基苯酚、1.5g3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂KH550、125g无机填料碳酸钙(3800目)快速混合12分钟后，分别涂刷或倒入于相应的模具上，室温固化7天后分别观察固化收缩情况、8字水泥模拉伸试验中的粘接面断裂情况及其强度、涂膜空气接触表面和模具接触界面的水接触角及立体形状(20*20*20)固化物的抗压强度，并将结果列于表1中。
3.含水浆料：室温20℃下将720g双酚A环氧树脂E-44、30g乙二醇二缩水甘油醚、0.015g异辛酸铅(铅38wt％)、0.015g异辛酸锆(锆20wt％)、250g无机填料硅微粉(3000目)、75g聚酰胺PA2、39g聚酰胺PA4、6g多元胺-环氧加成物TET207、112.5g含有活性稀释剂的多元胺-环氧加成物DETE51(活性稀释剂含量为39.34wt％)、7.5g亚麻油、60g四乙烯五胺、67.5g腰果酚醛胺MD2008、6g 2,4,6-三(N,N)-二甲氨基甲基苯酚、1.5g3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂KH550、125g无机填料碳酸钙(3800目)快速混合12分钟，然后将1500g含有40wt％硅微粉(3000目)的水相浆料(水60wt％)(水相温度45℃)倒入到环氧树脂与固化剂的混合物中并快速搅拌均匀，分别涂刷或倒入于相应的模具上，室温固化7天后分别观察固化收缩情况、8字水泥模拉伸试验中的粘接面断裂情况及其强度、涂膜空气接触表面和模具接触界面的水接触角及立体形状(20*20*20)固化物的抗压强度，并将结果列于表1中。
实施例10 防水涂料的制备及其性能
1.净浆：室温35℃下将500g双酚A环氧树脂E-51、498g双酚A环氧树脂E-44、2g3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷偶联剂KH560、1g醋酸钴(钴23.5wt％)、50g异辛酸钙(钙6wt％)、200g聚酰胺PA3、200g聚酰胺PA4、30g三羟甲基丙烷二烯丙基醚、10g红花籽油(油中的脂肪酸含量：亚油酸为78wt％，剩下为其它脂肪酸)、160g多元胺-环氧加成物MXD205、90g五乙烯六胺、9gN-氨乙基哌嗪、20g苯酚型酚醛胺T-31、80腰果酚醛胺MD2008、1g消泡剂900快速混合2分钟后，分别涂刷或倒入于相应的模具上，室温固化7天后分别观察固化收缩情况、8字水泥模拉伸试验中的粘接面断裂情况及其强度、涂膜空气接触表面和模具接触界面的水接触角及立体形状(20*20*20)固化物的抗压强度，并将结果列于表1中。
2.无水填料浆：室温35℃下将200g双酚A环氧树脂E-51、199.2g双酚A环氧树脂E-44、0.8g3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷偶联剂KH560、600g无机填料碳酸钙(1500目)、0.4g醋酸钴(钴23.5wt％)、20g异辛酸钙(钙6wt％)、80g聚酰胺PA3、80g聚酰胺PA4、12g三羟甲基丙烷二烯丙基醚、4g红花籽油、64g多元胺-环氧加成物MXD205、36g五乙烯六胺、3.6gN-氨乙基哌嗪、8g苯酚型酚醛胺T-31、32腰果酚醛胺MD2008、0.4g迪高消泡剂TEGO Airex900、480g硅微粉(1250目)快速混合4分钟后，分别涂刷或倒入于相应的模具上，室温固化7天后分别观察固化收缩情况、8字水泥模拉伸试验中的粘接面断裂情况及其强度、涂膜空气接触表面和模具接触界面的水接触角及立体形状(20*20*20)固化物的抗压强度，并将结果列于表1中。
3.含水浆料：室温35℃下将200g双酚A环氧树脂E-51、199.2g双酚A环氧树脂E-44、0.8g3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷偶联剂KH560、600g无机填料碳酸钙(1500目)、0.4g醋酸钴(钴23.5wt％)、20g异辛酸钙(钙6wt％)、80g聚酰胺PA3、80g聚酰胺PA4、12g三羟甲基丙烷二烯丙基醚、4g红花籽油、64g多元胺-环氧加成物MXD205、36g五乙烯六胺、3.6gN-氨乙基哌嗪、8g苯酚型酚醛胺T-31、32腰果酚醛胺MD2008、0.4g消泡剂900、480g硅微粉(1250目)快速混合4分钟，然后将7280g水相浆料(1250目硅微粉20wt％、5000目硅微粉20wt％、水泥10wt％、水50wt％)(水相温度25℃)倒入到环氧树脂与固化剂的混合物中并快速搅拌均匀，分别涂刷或倒入于相应的模具上，室温固化7天后分别观察固化收缩情况、8字水泥模拉伸试验中的粘接面断裂情况及其强度、涂膜空气接触表面和模具接触界面的水接触角及立体形状(20*20*20)固化物的抗压强度，并将结果列于表1中。
表1 实施例8～10在室温固化时的测试结果
Figure BDA0001513054740000101
Figure BDA0001513054740000111
由表1可见，本发明制备的室温固化水性环氧防水涂料组合物，室温固化无收缩，室温固化后具有较高的抗压强度，在含水量较高下仍对多孔材料表面(如水泥砂浆等)具有优良的粘附力，粘接强度大于水泥砂浆的拉伸强度(8字模拉伸断裂面均为非粘接面，实测时>4MPa)。净浆和不含水填料浆涂膜的空气接触表面与模具接触界面的水接触角相差不大，而含水混合浆料体系固化后涂膜的两个界面的水接触角相差特别显著，涂膜中空气接触表面上的水接触角远大于0°，而含水涂膜中与模具接触的界面的水接触角均为0°，具有显著的空气接触固化形成密实的防水涂膜表面特性，即具有气干性。这是由于含有不饱和C＝C双键的双活性聚酰胺，不仅聚酰胺分子中多个的活性N-H与环氧树脂发生开环聚合反应，聚酰胺的中C＝C双键或其邻为上的亚甲基在金属催干剂的催化作用下，与活性稀释剂一道在接触空气的界面上发生氧化反应，形成气干性；含水浆料涂膜与模具接触界面因与空气隔绝，只有聚酰胺的活性N-H与环氧树脂发生开环聚合反应，没有形成致密的防水界面，而是形成孔隙互通的多孔界面，具有显著的吸收性，水接触角为0°。
由表1还可看出，含水浆料在固化过程中因水(比热大，吸热升温小)的存在，使得150克样品固化过程中中心温度只有40℃，远低于净浆和无水填料浆，不会产生环氧树脂的爆聚现象，并且具有气干性和无收缩性，对于大规模化使用的模块和灌浆防水工程具有非常广阔的应用前景。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种气干型室温固化水性环氧防水涂料，其特征在于，该防水涂料是将环氧树脂体系、复合胺型固化剂和有机金属羧酸盐催干剂在20～45℃预混2～15min后，加入水相浆料搅拌均匀，经室温固化制得；所述复合胺型固化剂包括双活性聚酰胺、活性稀释剂、多元胺-环氧加成物、多元胺、酚醛胺和助剂；
所述的环氧树脂体系、复合胺型固化剂和以金属含量计的有机金属羧酸盐催干剂的质量比为20：(10～20)：(0.001～0.1)，所述的双活性聚酰胺、活性稀释剂、多元胺-环氧加成物、多元胺、酚醛胺和助剂的质量比为(30～80)：(2～20)：(2～20)：(2～20)：(2～20)：(0～1)；所述复合胺型固化剂还包括无机填料和/或颜料，所述无机填料和/或颜料的总重量不高于复合胺型固化剂的70wt％；所述水相浆料的质量为环氧树脂体系质量的0～10倍；
所述双活性聚酰胺为长链羧酸与多元胺在140～260℃下缩合得到的含有酰胺键的化合物；
所述的活性稀释剂为干性油或三羟甲基丙烷二烯丙基醚；
所述的多元胺-环氧加成物是由环氧基聚醚、双酚A型液体环氧树脂或双酚F型液体环氧树脂中的一种与多元胺按环氧基团与多元胺分子摩尔比为1：1加成扩链后所得化合物；
所述的多元胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、多乙烯多胺、间苯二甲胺、环己二甲胺、氨甲基环己胺或N-氨乙基哌嗪中的一种以上；
所述的酚醛胺为含有3-7个活性氢的腰果酚型酚醛胺、苯酚型酚醛胺、壬基酚型酚醛胺或酚醛叔胺中的一种以上；
所述的复合胺型固化剂中的无机填料为碳酸钙、硅微粉、白炭黑或碳化硅中的一种以上；
所述的助剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、消泡剂和/或流平剂。
2.根据权利要求1所述的气干型室温固化水性环氧防水涂料，其特征在于，所述的长链羧酸为不饱和长链一元酸和长链二元酸，所述的不饱和长链一元酸为亚油酸或亚麻酸，所述的长链二元酸为C36二聚酸或C21二元酸，所述的不饱和长链一元酸占长链羧酸总质量的5～45％；所述的干性油为亚麻油或红花籽油；所述的环氧基聚醚为聚乙二醇二缩水甘油醚或聚丙二醇二缩水甘油醚。
3.根据权利要求1所述的气干型室温固化水性环氧防水涂料，其特征在于，所述的环氧树脂体系包括液体环氧树脂、活性环氧稀释剂、环氧基型硅烷偶联剂、无机填料和颜料；所述水相浆料包括水和无机物，所述的无机物为无机非活性填料、水泥或石膏中的一种以上。
4.根据权利要求3所述的气干型室温固化水性环氧防水涂料，其特征在于，所述的液体环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂，所述液体环氧树脂总用量为不低于环氧树脂体系总质量的35％；
所述的活性环氧稀释剂为乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚或季戊四醇四缩水甘油醚中的一种以上；
所述的环氧基型硅烷偶联剂为3-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷；
所述的环氧树脂体系中的无机填料为碳酸钙、硅微粉、白炭黑或碳化硅中的一种以上；
所述的水相中的无机非活性填料为碳酸钙、硅微粉、高岭土、碳化硅、二氧化硅微球、玻璃微珠或微球中的一种以上；
所述的水相浆料中水的含量不低于水相浆料的20wt％。
5.根据权利要求1所述的气干型室温固化水性环氧防水涂料，其特征在于，所述的有机金属羧酸盐催干剂为环烷酸盐、异辛酸盐、新癸酸盐或醋酸盐中一种以上。
6.根据权利要求5所述的气干型室温固化水性环氧防水涂料，其特征在于，所述的环烷酸盐为环烷酸钴、环烷酸锰或环烷酸铜；所述的异辛酸盐为异辛酸钴、异辛酸铅、异辛酸锆、异辛酸锌或异辛酸钙；所述的新癸酸盐为新癸酸钴；所述醋酸盐为醋酸钴或醋酸铜。
7.根据权利要求1～6任一项所述的气干型室温固化水性环氧防水涂料的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1.双活性聚酰胺的制备：将不饱和长链一元酸、长链二元酸与多元胺按照总羧基与多元胺摩尔比为1：0.9～1.5混合并在140～260℃下缩合得到含有酰胺键的化合物，即为双活性聚酰胺；
S2.多元胺-环氧加成物的制备：将环氧基聚醚、双酚A型液体环氧树脂或双酚F型液体环氧树脂中的一种与多元胺在20～90℃下加成反应扩链后制得；
S3.防水涂料的制备：室温下将环氧树脂体系、复合胺型固化剂和催干剂有机金属羧酸盐在20～45℃预混后，加入水相浆料搅拌均匀，经室温固化后制得气干型室温固化水性环氧防水涂料。
8.权利要求1～6任一项所述的气干型室温固化水性环氧防水涂料在防腐涂料、界面处理剂、封孔剂、灌浆材料或表面封孔的多孔模具领域中的应用。
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