CN109081905A - 水性环氧固化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水性环氧固化剂及制备方法。由2,4‑TDI与MPEG反应获得的产物与间苯二甲胺反应制得。本发明的固化剂结构中的EO链段和胺，为固化剂的乳化提供了相应的亲水性，让固化剂得以有效的水性化。而芳香二胺以及2,4‑TDI上的刚性结构，为固化剂提供了良好的亲油性和耐蚀性。芳香二胺的引入，能有效增强漆膜防腐及耐热效果。MPEG的引入，能有效改善相关的机械性能。有效改善漆膜的耐冲击能力及柔韧性。并有效改善漆膜的流平效果。

Description

水性环氧固化剂及其制备方法

[技术领域]

本发明涉及水性环氧固化剂及制备方法。

[背景技术]

在涂料相关领域，低VOC排放，溶剂型涂料水性化成为了一种不可逆转的趋势，然而，相对于溶剂型涂料，水性涂料诸多性能上的不足，大大限制了水性涂料的推广使用。如何克服水性涂料相关性能上的不足成为了诸多科研人员研究的重点。得益于优异的防腐性能及对基材的良好附着，水性环氧一直是作为底漆使用首选，但因极强的内聚力及刚性，也导致环氧底漆在使用时耐冲击性能差，易损伤等缺陷，相关的不足一直以来都是行业技术人员的研究热点。

[发明内容]

本发明的主要目的在于提供一种高性能水性环氧固化剂乳液，该水性环氧固化剂配套相应的水性环氧底漆使用，具有良好的防腐性能及优异的机械性能。

为了实现上述目的，提供一种水性环氧固化剂，其特征在于主要包括式I 结构的化合物：

n平均值范围为10-35。

本发明还包括一种式I结构化合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、进行式II的化学反应：

步骤二、进行式III的化学反应：

上述制备方法还具有如下优化方案：

步骤一中的单甲醚化聚乙二醇与2,4-TDI的反应温度为40-48℃。

单甲醚化聚乙二醇在反应前预先与惰性有机溶剂混合。

所述的惰性有机溶剂为甲苯类溶剂或酮类溶剂。

所述的惰性有机溶剂为甲苯类溶剂或酮类溶剂。

步骤一的反应产物与步骤二中的间苯二甲胺的反应温度在20-35℃。

MPEG可选择分子量区间为600-2000。

所述的所述的MPEG的加量按2,4-TDI中对应NCO基团含量一半的羟基含量加入，间苯二甲胺的加量按对应伯胺的含量为对应步骤一反应产物中NCO含量的10-20倍。

采用本发明的方案后，具有以下有益效用：

1.固化剂结构中的EO链段和胺，为固化剂的乳化提供了相应的亲水性，让固化剂得以有效的水性化。而芳香二胺以及2,4-TDI上的刚性结构，为固化剂提供了良好的亲油性和耐蚀性。

2.芳香二胺的引入，能有效增强漆膜防腐及耐热效果。

3.MPEG的引入，能有效改善相关的机械性能。有效改善漆膜的耐冲击能力及柔韧性。并有效改善漆膜的流平效果。

[具体实施方式]

以下，结合实施例对于本发明做进一步说明，实施例仅用于解释说明而不用于限定本发明的保护范围。

实施例1

制备用MPEG改性的2,4-TDI

具体配方如下表：

将除水干燥好的MPEG-1000预先与甲基异丁基酮预先混合，在配有温度计、搅拌桨、冷凝管的四口烧瓶中，加入2,4-TDI(2,4-甲苯二异氰酸酯)到四口瓶中，滴加混合液到四口瓶，控制反应温度40-48℃，约2小时完成滴加，滴加完成后，升温至50-55℃保温2小时后，测试NCO含量，NCO含量为3.6％，指标合格，充氮气保护后待用。其反应方程如式II所示，其中的n平均值范围为10-35。

实施例2

制备含有式I结构化合物的固化剂

具体配方如下表：

物质名称	质量份数(g)
		间苯二甲胺	136.2
实施例1得到的MPEG改性的2,4-TDI	157.4
		丙二醇丁醚	13
去离子水	20

在配有温度计、搅拌桨、冷凝管的四口烧瓶中，将间苯二甲胺加入到四口瓶中升温到20-35℃，将实施例1树脂滴加到四口瓶中，控制温度20-35℃，约 2小时完成滴加。滴加完成后升温至60-65℃保温2小时后，减压下脱除甲基异丁基酮后，高速分散下加入去离子和丙二醇丁醚的混合物稀释调节粘度。制得固体份为80％的目标产物。其反应如式III所示。

实施例3

配制普通水性环氧底漆及应用

具体乳液配方特征如下表：

物质名称	质量份数(g)
		WP-6520水性环氧树脂	128
R-900钛白	62
		ASP-200高岭土	20
ZPA防锈颜料	20
		MA-7炭黑	2
3168消泡剂	0.15
		TEGO-755W助剂	5
丙二醇丁醚	7
		实施例2固化剂	18
K-54	1

按表中所示的配方通过分阶段高速搅拌后配制成水性环氧底漆，表中 WP-6520水性环氧树脂为HLS公司自制水性环氧树脂。R-900钛白为杜邦公司市售产品，MA-7为三菱市售炭黑，ASP-200高岭土为BASF市售产品，ZPA为 heubach市售防锈颜料，3168为道康宁公司市售消泡剂。K-54为空气化学市售环氧固化促进剂。

通过高压静电喷枪喷涂后90℃烘干三十分钟使漆膜固化。所得漆膜膜厚为50微米，测试铅笔硬度为2H，耐冲击30cm.kg测试OK。漆膜附着力0级。浸泡于5％盐水中200小时，无起泡无脱落。置于盐雾箱测试中性盐雾试验500h 划叉锈蚀宽度1.5毫米。所制备的板面平整光滑，外观优异。

实施例4

配制高防腐环保水性环氧底漆及应用

具体乳液配方特征如下表：

表中WP-6320水性环氧树脂为HLS公司自制水性环氧树脂。R-900钛白为杜邦公司市售产品，ASP-200高岭土为BASF市售产品，ZPA为heubach市售防锈颜料，MA-100为三菱市售炭黑，3168为道康宁公司市售消泡剂，GA-221为空气化学市售润湿分散剂，K-54为空气化学市售环氧固化促进剂。

按表中所示的配方通过分阶段高速搅拌后配制成水性环氧底漆，通过高压静电喷枪喷涂后90℃烘干三十分钟使漆膜固化。漆膜平整光滑，外观优异。所得漆膜膜厚为55微米，测试铅笔硬度为2H，耐冲击30cm.kg测试OK。漆膜附着力0级。浸泡于5％盐水中320小时，无起泡无脱落。置于盐雾箱测试中性盐雾试验1000h划叉锈蚀宽度1.4毫米。

Claims (9)

1.一种水性环氧固化剂，其特征在于主要包括式I结构的化合物：

n平均值范围为10-35。

2.一种式I结构化合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、进行式II的化学反应：

步骤二、进行式III的化学反应：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤一中的单甲醚化聚乙二醇与2,4-TDI的反应温度为40-48℃。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于单甲醚化聚乙二醇在反应前预先与惰性有机溶剂混合。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述的惰性有机溶剂为甲苯类溶剂或酮类溶剂。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述的惰性有机溶剂为甲苯类溶剂或酮类溶剂。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤一的反应产物与步骤二中的间苯二甲胺的反应温度在20-35℃。

8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于MPEG可选择分子量区间为600-2000。

9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的所述的MPEG的加量按2,4-TDI中对应NCO基团含量一半的羟基含量加入，间苯二甲胺的加量按对应伯胺的含量为对应步骤一反应产物中NCO含量的10-20倍。