CN111662248A - 一种双环氧基化合物、非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法 - Google Patents

一种双环氧基化合物、非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法 Download PDF

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CN111662248A CN202010609593.7A CN202010609593A CN111662248A CN 111662248 A CN111662248 A CN 111662248A CN 202010609593 A CN202010609593 A CN 202010609593A CN 111662248 A CN111662248 A CN 111662248A
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Abstract

本发明提供了一种双环氧基化合物、非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法，用以解决现有技术中环氧固化剂环境不友好、自乳化效果差的问题。所述双环氧基化合物是苯胺基化合物与亲水性双缩水甘油醚加成的主链两端为环氧基的产物，所述环氧固化剂基于双环氧基化合物，用亲水性脂肪胺对其进行封端得到。本发明利用苯胺与低分子量的双缩水甘油醚反应，制得两端含有环氧基的双环氧基化合物，进而制得具有表面活性剂结构的环氧固化剂，环氧固化剂中间含有较长的柔性分子链，不含长测链，固化后具有一定柔韧性、耐冲击性，同时具有较高的硬度和耐热性能，从而具有良好的自乳化效果；制备工艺简单，反应条件温和，容易控制，环境友好，成本低廉。

Description

一种双环氧基化合物、非离子型自乳化水性环氧固化剂及其 制备方法
技术领域
本发明属于环氧固化剂领域，具体涉及一种双环氧基化合物、非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法。
背景技术
环氧树脂具有优良的物理、机械、电绝缘性能及对各种材料的粘接性能，广泛应用于涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料等领域。常用的环氧树脂是油溶性的，其在制备涂料、粘合剂的过程中，通常需要加入有机溶剂，而这些有机溶剂价格高，且具有挥发性，挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)容易污染环境，危害施工人员的身体健康。因此，以水为溶剂或分散介质的水性环氧树脂越来越受到重视。
水性环氧树脂通常是指以微粒或液滴形式分散在以水为连续相的分散介质中而配制的稳定分散体系。一般可分为水乳型环氧树脂胶液(环氧树脂水乳液)以及水溶性环氧树脂胶液(环氧树脂水溶液)两类。目前，环氧树脂水性化的方法主要有三种，直接乳化法、环氧树脂自乳化法、固化剂乳化法。其中，直接乳化法，虽然工艺简单，所需乳化剂的用量较少，但乳液中环氧树脂分散相微粒的尺寸较大，约50umm左右，粒子形状不规则且粒度分布较宽，所配得的乳液稳定性差。自乳化法，为了水性化，需要在环氧树脂一般要在环氧树脂分子结构上引入亲水性基团，而在一般情况下，通过这一化学接枝，势必会改变环氧树脂的分子机构，从而减少环氧官能团的数目和活性，不利于固化之后的力学性能。固化剂乳化法通过固化剂分子中引入具有表面活性的分子链段，使它既具有固化剂的作用，又具有乳化剂的作用，从而制备出一种与环氧树脂具有良好相容性和自乳化效果的水性环氧树脂固化剂，是一种比较常用的技术方案。
实现环氧树脂水性化的固化剂乳化法，包括离子型和非离子型两种技术路线。离子型的自乳化固化剂技术较成熟，但在水性环氧树脂应用中，作为防腐涂料时，容易对金属表面起闪蚀作用，同时体系存在一定的小分子物质，一定程度上形成VOCs，这也限制了其应用范围。对非离子于水性环氧固化剂的研究较少。
现有技术中，非离子型环氧树脂固化剂所选用的原材料价格较贵，制备工艺比较复杂，成本较高，分子量较大且乳化效果较差。公开号为CN101624385A的中国专利，公开了一种合成非离子型环氧树脂固化剂的方法，工艺比较复杂，成本比较高，合成过程需要溶剂或者有小分子物质产生，不利于安全、环保的管控；公开号为CN101624385A的中国专利，也公开了一种非离子型环氧树脂固化剂，但固化剂粘度普遍偏高，乳化效果欠缺。
发明内容
本发明实施例提供了一种双环氧基化合物、非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法，基于苯胺基提供一种双环氧基化合物，并基于所述双环氧基化合物，制备非离五型自乳化水性环氧固化剂，得到具有表面活性剂结构的环氧树脂固化剂，提高环氧固化剂的乳化效果，且具有环境友好性，同时降低生产成本，简化工艺流程。
为了实现上述目的，本发明实施例所采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种双环氧基化合物，所述双环氧基化合物是苯胺基化合物与亲水性双缩水甘油醚的加成产物，所述加成产物主链的两端为环氧基。
上述方案中，所述双环氧基化合物具有如下结构式：
Figure BDA0002561861830000021
其中：m为0或者1或者2；n为1或者2；R代表双缩水甘油醚的含或者不含聚醚键的C1-20的烷基链节。
上述方案中，所述苯胺基化合物，具有如下结构式：
Figure BDA0002561861830000022
其中，m为0或者1或者2。
上述方案中，所述双缩水甘油醚，是亲水的(即可完全溶于水)，包括乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、一缩二乙二醇二缩水甘油醚、二缩三乙二醇缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的任意一种或任意两种以上的混合物。
第二方面，本发明实施例提供了一种双环氧基化合物的制备方法，所述制备方法如下：将双缩水甘油醚升温至
Figure BDA0002561861830000031
再缓慢地滴入苯胺基化合物液体，
Figure BDA0002561861830000032
小时内滴加完毕；滴加结束后升温至
Figure BDA0002561861830000033
再反应
Figure BDA0002561861830000034
小时，得到双环氧基化合物；其中，所述双缩水甘油醚与苯胺基化合物的摩尔比为
Figure BDA0002561861830000035
上述方案中，所述制备方法中，利用苯胺基化合物的两个活泼氢与双缩水甘油醚的环氧基团加成反应，双环氧基化合物化学合成反应如下：
Figure BDA0002561861830000036
第三方面，本发明实施例提供了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂，所述环氧固化剂是苯胺基化合物与双缩水甘油醚的加成得到的主链两端为环氧基的产物，用亲水性脂肪胺进行封端得到的环氧固化剂。
上述方案中，所述水性环氧固化剂具有如下结构式：
Figure BDA0002561861830000037
其中：m为0或者1或者2；n为1或者2；R代表双缩水甘油醚的含或者不含聚醚键的C1-20的烷基链节；R’代表-(CH2-NHCH2)-n1，n1为1～3的整数或者C0～6烷基链节或者带有苯环的C0～6烷基链节。
第四方面，本发明实施例提供了一种基于上述双环氧基化合物的非离子型自乳化水性环氧固化剂的制备方法，所述环氧固化剂制备方法如下：按亲水性脂肪胺与双环氧基化合物摩尔比为
Figure BDA0002561861830000041
取脂肪胺，并溶于一定量的去离子水中形成脂肪胺水溶液，去离子水与脂肪胺的质量比为
Figure BDA0002561861830000042
在惰性气体存在的条件下升温到
Figure BDA0002561861830000043
然后将所述双环氧基化合物滴入缓慢地滴入脂肪胺水溶液中，在
Figure BDA0002561861830000044
个小时滴加完毕；然后升温度到70℃～80℃，反应1～2个小时，制得非离子型自乳化水性环氧固化剂。
上述方案中，所述制备方法中，基于权利要求1所述的双环氧基化合物的非离子型自乳化水性环氧固化剂的化学反应如下：
Figure BDA0002561861830000045
最后，本发明实施例还提供了一种非离子自乳化型水性环氧固化剂稀释物，所述稀释物通过上述非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释得到；所述稀释物的稀释过程如下：将所述非离子型自乳化水性环氧固化剂升温至
Figure BDA0002561861830000046
在搅拌速度为
Figure BDA0002561861830000047
条件下，将去离子水缓慢的滴入，得到固含量为
Figure BDA0002561861830000048
非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物。
本发明具有如下有益效果：
本发明实施例所提供的双环氧基化合物、非离子型自乳化水性环氧固化剂，首次利用苯胺与低分子量的双缩水甘油醚在-定温度下反应，制得一种两端含有环氧基的双环氧基化合物，进而将该双环氧基化合物两端的环氧基与多元脂肪胺，制得一种具有表面活性剂结构的环氧固化剂，采用廉价的基础工业品苯胺，低分子量双缩水甘油酬和脂肪胺制得一种低粘度，非离子型自乳化水性环氧固化剂；环氧固化剂中间含有较长的柔性分子链，不含长测链，固化之后，使得该环氧树脂涂料具有一定柔韧性、耐冲击性，同时具有较高的硬度和耐热性能，从而具有良好的自乳化效果。所述固化剂的制备方法，工艺过程简单，反应条件温和，容易控制，且不使用有机溶剂，也无低分子物质排出，制备和使用过程有机挥发物几乎为零，环境友好；同时因为不使用溶剂，成本上更加具有优势。
具体实施方式
下面通过参考示范性实施例，对本发明技术问题、技术方案和优点进行详细阐明。以下所述示范性实施例仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非在这里进行定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明针对环氧树脂水性化过程中的不足，提供了一种双环氧基化合物、非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法，该固化剂是先釆用苯胺基化合物与低分子量的亲水性双缩水甘油醚反应，得一种两端为环氧基化合物，再用脂肪胺反应封端，制得一种具有表面活性作用的端氨基非离子型自乳化水性环氧固化剂。该固化剂能够进一步与去离子水混合，制备出一种淡黄色的固含量为
Figure BDA0002561861830000051
的水性环氧树脂固化剂。本发明制备的固化剂具有良好的自乳化效果，稳定性高，具有良好的柔韧性，且成本低廉，可以应用于水性环氧树脂涂料、环氧树脂粘合剂和水性环氧灌浆材料等方面。其合成过程温和可控，环境友好。
本发明实施例所提供的一种双环氧基化合物，是苯胺基化合物与亲水性双缩水甘油醚的加成产物，所述加成产物主链的两端为环氧基。具体的，所述双环氧基化合物具有如下结构式：
Figure BDA0002561861830000052
其中：m为0或者1或者2；n为1或者2；R代表双缩水甘油醚的含或者不含聚醚键的C1-20的烷基链节。
所述苯胺基化合物，具有如下结构式：
Figure BDA0002561861830000061
其中，m为0或者1或者2。
优选地，所述双缩水甘油醚，是亲水的(即可完全溶于水)，包括乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、一缩二乙二醇二缩水甘油醚、二缩三乙二醇缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的任意一种或任意两种以上的混合物。
本发明实施例还提供了一种双环氧基化合物的制备方法，具体步骤如下：
将双缩水甘油醚升温至
Figure BDA0002561861830000062
再缓慢地滴入苯胺基化合物液体，
Figure BDA0002561861830000063
Figure BDA0002561861830000064
小时内滴加完毕；滴加结束后升温至
Figure BDA0002561861830000065
再反应
Figure BDA0002561861830000066
小时，得到双环氧基化合物；其中，所述双缩水甘油醚与苯胺基化合物的摩尔比为
Figure BDA0002561861830000067
Figure BDA0002561861830000068
所述制备方法中，利用苯胺基化合物N上的两个活泼氢与双缩水甘油醚的环氧基团加成反应，苯胺基双环氧基化合物化学合成反应示意如下：
Figure BDA0002561861830000069
本发明实施例所提供的一种非离子型自乳化水性环氧固化剂，是苯胺基化合物与双缩水甘油醚的加成得到的主链两端为环氧基的产物，用亲水性脂肪胺进行封端得到的环氧固化剂，通过在疏水苯胺两端接上的双环氧基化合物，然后该化合物两端被脂肪胺封端，从而接上了具有固化效果的氨基。因为羟基和氨基具有一定的亲水性，而苯胺链段具有疏水性，所以上述固化剂是一种类似表面活性剂结构的环氧树脂固化剂，具有良好的乳化效果。
具体地，所述水性环氧固化剂具有如下结构式：
Figure BDA0002561861830000071
其中：m为0或者1或者2；n为1或者2；R代表双缩水甘油醚的含或者不含聚醚键的C1-20的烷基链节；R’代表-(CH2-NHCH2)-n1，n1为1～3的整数或者C0～6烷基链节或者带有苯环的C0～6烷基链节。
优选地，所述脂肪胺，是亲水的(可溶于水)，包括乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、间苯二甲胺中任意一种或任意两种以上的混合物。
本发明实施例所提供的一种非离子型自乳化水性环氧固化剂的制备方法，包含如下步骤：按脂肪胺与双环氧基化合物摩尔比为
Figure BDA0002561861830000072
取脂肪胺，并溶于一定量的去离子水中形成脂肪胺水溶液，去离子水与脂肪胺的质量比为
Figure BDA0002561861830000073
Figure BDA0002561861830000074
在惰性气体存在的条件下升温到
Figure BDA0002561861830000075
然后所述双环氧基化合物滴入缓慢地滴入脂肪胺水溶液中，控制在
Figure BDA0002561861830000076
个小时滴加完毕；然后升温度到70℃～80℃，反应1～2个小时，制得非离子型自乳化水性环氧固化剂。
上述制备方法中，利用环氧基团与脂肪胺上的活泼氢反应，从而合成非离子型自乳化水性环氧固化剂，苯胺基双环氧基化合物用两端被脂肪胺封端的化学反应示意如下：
Figure BDA0002561861830000077
从反应式(1)和(2)可以看出，所述苯胺基化合物是疏水化合物(不溶于水)，所使用的二缩水甘油醚是水溶性即亲水的，所用的脂肪胺是亲水的，用苯胺来固化剂的亲水亲油平衡值，实现对常用双酚A环氧、双酚F环氧的乳化固化作用。
反应式(1)中，苯胺基化合物与双缩水甘油醚的反应，由于苯胺基化合物常温都是低粘度液体，双缩水甘油醚也是低粘度液体，两者液液反应，无需溶剂，而且这一步反应产物粘度比较低。反应式(2)中，苯胺基为基础的双环氧化合物与脂肪胺的反应，采用去离子水作为溶剂，由于所述脂肪胺是水溶性的，通过严格控制去离子水的使用量和苯胺基为基础的双环氧化合物的加入速度，以保证整个反应过程体系是均相的。本发明实施例的非离子型水性环氧固化剂在使用中，还需要添加水，因此在反应结束后，体系中的水不必去除，对以后的使用不会产生影响。
本发明实施例中非离子型自乳化环氧固化剂是在疏水苯胺两端接上的双环氧基化合物，采用苯胺，一是价格低廉，二是疏水性质，且苯胺属于芳香胺，与环氧树脂反应活性较低(放热慢)容易控制，同时生成物是芳香叔胺，对环氧树脂的催化反应很弱。
本发明实施例还提供了一种非离子自乳化型水性环氧固化剂稀释物，所述稀释物通过上述非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释得到。
本发明实施例还提供了一种非离子自乳化型水性环氧固化剂稀释物的制备方法，包括如下步骤：将上述非离子型自乳化水性环氧固化剂升温至
Figure BDA0002561861830000081
Figure BDA0002561861830000082
在搅拌速度为
Figure BDA0002561861830000083
条件下，将去离子水缓慢的滴加进去得到固含量为
Figure BDA0002561861830000084
非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物。
作为本发明的一个优选实施例，所述非离子型自乳化水性环氧固化剂或固化剂稀释物，与环氧树脂、稀释剂和促进剂共同组成非离子型自乳化水性环氧树脂体系。其中，优选地，所述环氧树脂包括双酚A型，双酚F型中的任意一种或两种以上的混合物，所述稀释剂包括正丁基缩水甘油髄、节基缩水甘油醚、对叔丁基缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、三羟甲基丙烷缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、丙三醇缩水甘油醚、二缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、己二醇缩水甘油醚、
Figure BDA0002561861830000085
缩水甘油寵和二乙二醇缩水甘油醚中的任意一种或两种以上的混合物，所述促进剂包括DMP-30、三乙醇胺、苄基二甲胺BDMA中的任意一种或两种以上的混合物。
本发明实施例提供的非离子型自乳化环氧树脂固化剂，分子量低，黏度也较低，且该固化剂中间含有较长的柔性分子链，固化之后，使得该环氧树脂涂料具有一定柔韧性和耐冲击性，从而具有良好的自乳化效果，可以应用在水性环氧树脂涂料中；又因其具有良好的柔韧性和表面活性作用，也可以用在环氧树脂粘合剂和灌浆材料中。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例所提供的双环氧基化合物、非离子型自乳化水性环氧固化剂，首次利用苯胺与低分子量的双缩水甘油醚在-定温度下反应，制得一种两端含有环氧基的双环氧基化合物，进而将该双环氧基化合物两端的环氧基与多元脂肪胺，制得一种具有表面活性剂结构的环氧固化剂，采用廉价的基础工业品苯胺，低分子量双缩水甘油酬和脂肪胺制得一种低粘度，非离子型自乳化水性环氧固化剂；环氧固化剂中间含有较长的柔性分子链，不含长测链，固化之后，使得该环氧树脂涂料具有一定柔韧性、耐冲击性，同时具有较高的硬度和耐热性能，从而具有良好的自乳化效果。所述固化剂的制备方法，工艺过程简单，反应条件温和，容易控制，且不使用有机溶剂，也无低分子物质排出，制备和使用过程有机挥发物几乎为零，环境友好；同时因为不使用溶剂，成本上更加有优势。
为便于对本发明实施方式的理解，下面通过几个具体非限制性实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明技术方案的限定。
首先需要说明的是，本发明实施例中涂料性能的测试分别参考相关国家标准如《GB1727——79(88)漆膜一般制备法》、《GB/T 1728-1979(1989)漆膜、腻子膜干燥时间测定法》、《GB6739—86涂膜硬度铅笔测定法》《GB1731—79漆膜柔韧性测定法》《GB9286—88色漆和清漆漆膜的划格法试验》《GB1733—(79)88漆膜耐水性测定法》《GB1763—(79)88漆膜耐化学试剂性测定法》《GB/T9265-1988建筑涂料涂层耐碱性的测定》《GB/T 1771-1991色漆和清漆耐中性盐雾性能的测》等。
实施例1
本实施例提供了一种双环氧基化合物及其制备方法。所述双环氧基化合物的制备方法如下：
在充满氮气、装有搅拌器、温度计、回流冷管、恒压漏斗的四口烧瓶中，加入1摩尔(250克)XY-622(丁二醇二缩水甘油醚，市售商品)，升温度到70℃,将0.5摩尔(46.75克)的苯胺(市售商品)，置入恒压漏斗中，再缓慢地滴入烧瓶中。控制在
Figure BDA0002561861830000091
小时内滴加完毕，再升温到100℃，反应
Figure BDA0002561861830000092
小时，得到(0.5mol)苯胺基为基础的双环氧基化合物，是一种浅黄色液体。
所述双环氧基化合物的结构如下：
Figure BDA0002561861830000101
其中：m为0或者1或者2；n为1或者2；R代表双缩水甘油醚的含或者不含聚醚键的C1-20的烷基链节。
在上述双环氧基化合物及其制备方法的基础上，本实施例还提供了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法，所述固化剂制备方法如下：
将1摩尔(103克)的二乙三胺(市售商品)溶于103克去离子水中，置入充满氮气，装有搅拌器、温度计、回流冷管、恒压漏斗的四口烧瓶中，升温到70℃，再将所述双环氧基化合物(0.5mol)装入恒压漏斗中，控制滴加速度，缓慢的将双环氧基化合物滴加其中，控制在7个小时内滴加完毕。滴加完毕之后，再升高温度到80℃，保持2小时，得到非离子型自乳化水性环氧固化剂，是一种浅黄色透明粘稠液体，活泼氢当量为100左右(不计水)，胺值为490mgKOH(不计水)。
所制备的非离五型自乳化水性环氧固化剂结构如下：
Figure BDA0002561861830000102
其中：m为0或者1或者2；n为1或者2；R代表双缩水甘油醚的含或者不含聚醚键的C1-20的烷基链节；R’代表-(CH2-NHCH2)-n1，n1为1～3的整数或者C0～6烷基链节或者带有苯环的C0～6烷基链节。
本发明实施例还提供了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物及其制备方法，所述稀释物的制备方法如下：
将本实施例得到的所述非离子型自乳化水性环氧固化剂，维持料温70℃，在85rpm的条件下进行搅拌，在1小时内向其中缓缓滴加296.5克去离子水，然后再搅拌30min，得到固含量为50％的非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物。该固化剂稀释物的黏度仅为3000cps左右，浅色透明状。
对非离子型自乳化水性环氧固化剂进行基础应用及性能测试。在室温的条件下，取制得固含量为50％的非离子型自乳化水性环氧固化剂50g，加入50g环氧树脂E-51，在高速搅拌下，制得一种乳白色的水性环氧树脂涂料，按照国家标准，涂敷在钢片上，制得一种透明的环氧树脂涂料，经检测，所得水性环氧树脂涂料的基本性能值列入表1-1中。
表1-1
Figure BDA0002561861830000111
通过表1-1可以看出，采用本实施例所制备的非离子型自乳化水性环氧固化剂，可用来制备涂料，所制备的涂料，具有良好的力学性能和耐酸碱性，表明本实施例的环氧固化剂或固化剂稀释物，具有良好的自乳化效果。
采用本实施例所制备的非离子型自乳化水性环氧固化剂与环氧树脂128配合使用，可以作为新旧混凝土的连接施工使用。具体方式如下：(1)胶液配制：在室温的条件下，取制得固含量为50％的非离子型自乳化水性环氧固化剂50g，加入50g环氧树脂E-51，在高速搅拌下，逐步50克去离子水，制得一种乳白色的水性环氧树脂胶液；(2)按照(1)胶液：水：水泥：黄砂＝1:1:3:4的比例进行混合搅拌进行砂浆配置；用刷子或扫帚等工具将搅拌好的混合胶液砂浆甩刷在基层上，拉成粗糙面，硬化后即可进行抹灰施工。按照《JCT 907-2018混凝土界面处理剂》进行性能测试，结果如表1-2所示：
表1-2
Figure BDA0002561861830000112
Figure BDA0002561861830000121
通过表1-2可以看出，采用本实施例所制备的非离子型自乳化水性环氧固化剂，作为界面剂使用，可用于新旧混凝土的连接施工等方面。所述自乳化水性环氧固化剂作为界面剂，具有良好的力学性能，表明本实施例的环氧固化剂或固化剂稀释物，具有良好的自乳化效果。
实施例2
本实施例提供了一种双环氧基化合物及其制备方法。所述双环氧基化合物的制备方法如下：
在充满氮气、装有搅拌器、温度计、回流冷管、恒压漏斗的四口烧瓶中，加入1.5摩尔(427.5克)XY-669(乙二醇二缩水甘油醚，市售商品)，升温度、到75℃,将1.0摩尔(93.5克)的苯胺(市售商品)，置入恒压漏斗中，再缓慢地滴入烧瓶中。控制在
Figure BDA0002561861830000122
小时内滴加完毕，再升温度到100℃，反应
Figure BDA0002561861830000123
个小时，得到苯胺基为基础的双环氧基化合物，是一种浅黄色液体。所述双环氧基化合物结构见实施例1。
在上述双环氧基化合物及其制备方法的基础上，本实施例还提供了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法，所述固化剂制备方法如下：
将1.1摩尔(157.3克)的三乙烯四胺(市售商品)溶于200克去离子水中，置入充满氮气，装有搅拌器，温度计，回流冷管，恒压漏斗的四口烧瓶中，升温度到50℃，再将步骤1制得的双环氧基化合物装入恒压漏斗中，控制滴加速度，缓慢的将双环氧基化合物滴加其中，控制在6个小时内滴加完毕。滴加完毕之后，再升高温度到75℃左右，保持2小时，得到非离子型自乳化水性环氧固化剂，是一种浅黄色透明粘稠液体，活泼氢当量约为122左右(不计水)，胺值约为440mgKOH(不计水)。
本发明实施例还提供了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物及其制备方法，所述稀释物的制备方法如下：
将本实施例得到的所述非离子型自乳化水性环氧固化剂，维持料温75℃，搅拌150rpm，1.0小时向其中缓缓滴加335克去离子水，然后搅拌30min，制得本发明固含量为50％左右的非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物。该固化剂稀释物的黏度仅为6050cps左右，浅色透明状。
对非离子型自乳化水性环氧固化剂进行基础应用及性能测试。在室温的条件下，取制得固含量为50％的非离子型自乳化水性环氧固化剂55g，加入45g环氧树脂E-44，5克稀释剂748，0.25克促进剂DMP30,在高速搅拌下，制得一种乳白色的水性环氧树脂涂料，按照国家标准，涂敷在钢片上，制得一种透明的环氧树脂涂料，经检测，所得水性环氧树脂涂料的基本性能值列入表2中。
表2
Figure BDA0002561861830000131
通过表2可以看出，采用本实施例所制备的非离子型自乳化水性环氧固化剂，可用来制备涂料，所制备的涂料，具有良好的力学性能和耐酸碱性，表明本实施例的环氧固化剂或固化剂稀释物，具有良好的自乳化效果。
实施例3
本实施例提供了一种双环氧基化合物及其制备方法。所述双环氧基化合物的制备方法如下：
在充满氮气，装有搅拌器，温度计，回流冷管，恒压漏斗的四口烧瓶中，加入0.8摩尔(256克)XY-632(己二醇二缩水甘油醚，市售商品)，升温到80℃,将0.4摩尔(37.5克)的苯胺(市售商品)，置入恒压漏斗中，再缓慢地滴入烧瓶中。控制在
Figure BDA0002561861830000132
小时内滴加完毕，再升温度到95℃,反应
Figure BDA0002561861830000133
个小时，得到苯胺基为基础的双环氧基化合物0.4mol，是一种浅黄色液体。所述双环氧基化合物结构见实施例1。
在上述双环氧基化合物及其制备方法的基础上，本实施例还提供了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法，所述固化剂制备方法如下：
将1.0摩尔(102克)的戊二胺(市售商品)溶于150克去离子水中，置入充满氮气，装有搅拌器，温度计，回流冷管，恒压漏斗的四口烧瓶中，升温度到70℃，再将制得的双环氧基化合物0.4mol装入恒压漏斗中，控制滴加速度，缓慢的将双环氧基化合物滴加其中，控制在8个小时左右滴加完毕。滴加完毕之后，再升高温度到80℃左右，保持2小时，得到非离子型自乳化水性环氧固化剂，是一种浅黄色透明粘稠液体，活泼氢当量为130(不计水)，胺值为350mgKOH(不计水)。
本发明实施例还提供了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物及其制备方法，所述稀释物的制备方法如下：
将本实施例得到的所述非离子型自乳化水性环氧固化剂，维持料温70℃，搅拌200rpm，0.5小时向其中缓缓滴加318克去离子水，然后搅拌30min，便制得本发明固含量为50％左右的非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物。该固化剂稀释物的黏度仅为3250cps左右，浅色透明状。
对非离子型自乳化水性环氧固化剂进行基础应用及性能测试。在室温的条件下，取制得固含量为50％的非离子型自乳化水性环氧固化剂65g，加入50g环氧树脂E-51,在高速搅拌下，制得一种乳白色的水性环氧树脂涂料，按照国家标准，涂敷在钢片上，制得一种透明的环氧树脂涂料，经检测，所得水性环氧树脂涂料的基本性能值列入表3中。
表3
Figure BDA0002561861830000141
通过表3可以看出，采用本实施例所制备的非离子型自乳化水性环氧固化剂，可用来制备涂料，所制备的涂料，具有良好的力学性能和耐酸碱性，表明本实施例的环氧固化剂或固化剂稀释物，具有良好的自乳化效果。
实施例4
本实施例提供了一种双环氧基化合物及其制备方法。所述双环氧基化合物的制备方法如下：
在充满氮气，装有搅拌器，温度计，回流冷管，恒压漏斗的四口烧瓶中，加入1.0摩尔(250克)XY-622(丁二醇二缩水甘油醚，市售商品)，升温到80℃,将0.75摩尔(70.0克)的苯胺(市售商品)，置入恒压漏斗中，再缓慢地滴入烧瓶中。控制在
Figure BDA0002561861830000151
小时内滴加完毕，再升温度到95℃，反应
Figure BDA0002561861830000152
个小时，得到苯胺基为基础的双环氧基化合物()，是一种浅黄色液体。所述双环氧基化合物结构见实施例1。
在上述双环氧基化合物及其制备方法的基础上，本实施例还提供了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法，所述固化剂制备方法如下：
将0.6摩尔(61.2克)的戊二胺(市售商品)、0.4摩尔(41.2)的二乙烯三胺溶于200克去离子水中，置入充满氮气，装有搅拌器，温度计，回流冷管，恒压漏斗的四口烧瓶中，升温到70℃，再将制得的双环氧基化合物0.4mol装入恒压漏斗中，控制滴加速度，缓慢的将双环氧基化合物滴加其中，控制在7个小时左右滴加完毕。滴加完毕之后，再升高温度到80℃，保持1.2小时，得到非离子型自乳化水性环氧固化剂，是一种浅黄色透明粘稠液体，活泼氢当量约为126(不计水)，胺值约为300mgKOH(不计水)。
本发明实施例还提供了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物及其制备方法，所述稀释物的制备方法如下：
将本实施例得到的所述非离子型自乳化水性环氧固化剂，维持料温70℃，搅拌200rpm，0.5小时向其中缓缓滴加318克去离子水，然后搅拌30min，便制得本发明固含量为50％左右的非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物。该固化剂稀释物的黏度仅为4200cps左右，浅色透明状。
对非离子型自乳化水性环氧固化剂进行基础应用及性能测试。在室温的条件下，取步骤2制得固含量为50％的非离子型自乳化水性环氧固化剂65g,加入45g环氧树脂E-51,5克稀释剂692，在高速搅拌下，制得一种乳白色的水性环氧树脂涂料，按照国家标准，涂敷在钢片上，制得一种透明的环氧树脂涂料，经检测，所得水性环氧树脂涂料的基本性能值列入表4中。
表4
Figure BDA0002561861830000161
通过表4可以看出，采用本实施例所制备的非离子型自乳化水性环氧固化剂，可用来制备涂料，所制备的涂料，具有良好的力学性能和耐酸碱性，表明本实施例的环氧固化剂或固化剂稀释物，具有良好的自乳化效果。
实施例5
本实施例提供了一种双环氧基化合物及其制备方法。所述双环氧基化合物的制备方法如下：
在充满氮气，装有搅拌器，温度计，回流冷管，恒压漏斗的四口烧瓶中，加入1摩尔(250克)XY-622(丁二醇二缩水甘油醚，市售商品)，升温度到75℃,将0.5摩尔(53.5克)的邻甲基苯胺(市售商品)，置入恒压漏斗中，再缓慢地滴入烧瓶中。控制在
Figure BDA0002561861830000162
小时内滴加完毕，再升温度到98℃，反应
Figure BDA0002561861830000163
个小时，得到苯胺基为基础的双环氧基化合物，是一种浅黄色液体。所述双环氧基化合物结构见实施例1。
在上述双环氧基化合物及其制备方法的基础上，本实施例还提供了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法，所述固化剂制备方法如下：
将1摩尔(103克)的二乙三胺(市售商品)溶于200克去离子水中，置入充满氮气，装有搅拌器，温度计，回流冷管，恒压漏斗的四口烧瓶中，升温到60℃，再将步骤1制得的双环氧基化合物装入恒压漏斗中，控制滴加速度，缓慢的将双环氧基化合物滴加其中，控制在8个小时左右滴加完毕。滴加完毕之后，再升高温度到85℃，保持1.5小时，得到非离子型自乳化水性环氧固化剂，是一种浅黄色透明粘稠液体，活泼氢当量为102左右(不计水)，胺值为480mgKOH(不计水)。
本发明实施例还提供了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物及其制备方法，所述稀释物的制备方法如下：
将本实施例得到的所述非离子型自乳化水性环氧固化剂，维持料温65℃，搅拌120rpm，1小时向其中缓缓滴加206.5克去离子水，然后搅拌30min，便制得本发明固含量为50％左右的非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物。该固化剂稀释物的黏度仅为3200cps左右，浅色透明状。
对非离子型自乳化水性环氧固化剂进行基础应用及性能测试。在室温的条件下，取步骤2制得固含量为50％的非离子型自乳化水性环氧固化剂50g,加入50g环氧树脂E-51,在高速搅拌下，制得一种乳白色的水性环氧树脂涂料，按照国家标准，涂敷在钢片，制得一种透明的环氧树脂涂料，经检测，所得水性环氧树脂涂料的基本性能值列入表5中。
表5
Figure BDA0002561861830000171
通过表5可以看出，采用本实施例所制备的非离子型自乳化水性环氧固化剂，可用来制备涂料，所制备的涂料，具有良好的力学性能和耐酸碱性，表明本实施例的环氧固化剂或固化剂稀释物，具有良好的自乳化效果。
实施例6
本实施例提供了一种双环氧基化合物及其制备方法。所述双环氧基化合物的制备方法如下：
在充满氮气，装有搅拌器，温度计，回流冷管，恒压漏斗的四口烧瓶中，加入1摩尔(285克)XY-669(乙二缩水甘油醚，市售商品)，升温度到80℃,将0.5摩尔(60.5克)的邻乙基苯胺(市售商品)，置入恒压漏斗中，再缓慢地滴入烧瓶中。控制在
Figure BDA0002561861830000181
小时内滴加完毕，再升温度到90℃,反应
Figure BDA0002561861830000182
个小时，得到苯胺基为基础的双环氧基化合物，是一种浅黄色液体。所述双环氧基化合物结构见实施例1。
在上述双环氧基化合物及其制备方法的基础上，本实施例还提供了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法，所述固化剂制备方法如下：
将1摩尔(103克)的二乙三胺(市售商品)溶于150克去离子水中，置入充满氮气，装有搅拌器，温度计，回流冷管，恒压漏斗的四口烧瓶中，升温到60℃，再将步骤1制得的双环氧基化合物装入恒压漏斗中，控制滴加速度，缓慢的将双环氧基化合物滴加其中，控制在7个小时左右滴加完毕。滴加完毕之后，再升高温度到80℃，保持1.0小时，得到非离子型自乳化水性环氧固化剂，是一种浅黄色透明粘稠液体，活泼氢当量为112左右(不计水)，胺值为440mgKOH(不计水)。
本发明实施例还提供了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物及其制备方法，所述稀释物的制备方法如下：
将本实施例得到的所述非离子型自乳化水性环氧固化剂，维持料温65℃，搅拌120rpm，1小时向其中缓缓滴加298.5克去离子水，然后搅拌30min，便制得本发明固含量为50％左右的非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物。该固化剂稀释物的黏度仅为3650cps左右，浅色透明状。
对非离子型自乳化水性环氧固化剂进行基础应用及性能测试。在室温的条件下，取步骤2制得固含量为50％的非离子型自乳化水性环氧固化剂50g,加入50g环氧树脂E-51,在高速搅拌下，制得一种乳白色的水性环氧树脂涂料，按照国家标准，涂敷在钢片上，，制得一种透明的环氧树脂涂料，经检测，所得水性环氧树脂涂料的基本性能值列入表6中。
表6
Figure BDA0002561861830000183
Figure BDA0002561861830000191
通过表6可以看出，采用本实施例所制备的非离子型自乳化水性环氧固化剂，可用来制备涂料，所制备的涂料，具有良好的力学性能和耐酸碱性，表明本实施例的环氧固化剂或固化剂稀释物，具有良好的自乳化效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，本发明并不受限于以上所公开的示范性实施例，说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，在本发明揭露的技术范围做出的若干改进和润饰、可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双环氧基化合物，其特征在于，所述双环氧基化合物是苯胺基化合物与亲水性双缩水甘油醚的加成产物，所述加成产物主链的两端为环氧基。
2.根据权利要求1所述的双环氧基化合物，其特征在于，所述双环氧基化合物具有如下结构式：
Figure FDA0002561861820000011
其中：m为0或者1或者2；n为1或者2；R代表双缩水甘油醚的含或者不含聚醚键的C1-20的烷基链节。
3.根据权利要求1所述的双环氧基化合物，其特征在于，所述苯胺基化合物，具有如下结构式：
Figure FDA0002561861820000012
其中，m为0或者1或者2。
4.一种双环氧基化合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：将双缩水甘油醚升温至
Figure FDA0002561861820000013
再滴入苯胺基化合物液体，
Figure FDA0002561861820000014
小时内滴加完毕；滴加结束后升温至
Figure FDA0002561861820000015
再反应
Figure FDA0002561861820000016
小时，得到双环氧基化合物；其中，所述双缩水甘油醚与苯胺基化合物的摩尔比为
Figure FDA0002561861820000017
5.根据权利要求4所述的双环氧基化合物制备方法，其特征在于，所述制备方法中，利用苯胺基化合物的两个活泼氢与双缩水甘油醚的环氧基团加成反应，双环氧基化合物化学合成反应如下：
Figure FDA0002561861820000021
其中：m为0或者1或者2；n为1或者2；R代表双缩水甘油醚的含或者不含聚醚键的C1-20的烷基链节。
6.一种非离子型自乳化水性环氧固化剂，其特征在于，所述非离子型自乳化水性环氧固化剂是苯胺基化合物与双缩水甘油醚的加成得到的主链两端为环氧基的产物再用亲水性脂肪胺进行封端得到的环氧固化剂。
7.根据权利要求6所述的非离子型自乳化水性环氧固化剂，其特征在于，所述非离子型自乳化水性环氧固化剂具有如下结构式：
Figure FDA0002561861820000022
其中：m为0或者1或者2；n为1或者2；R代表双缩水甘油醚的含或者不含聚醚键的C1-20的烷基链节；R’代表-(CH2-NHCH2)-n1，n1为1～3的整数或者C0～6烷基链节或者带有苯环的C0～6烷基链节。
8.一种基于权利要求1所述的双环氧基化合物的非离子型自乳化水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于，所述环氧固化剂制备方法如下：按亲水性脂肪胺与双环氧基化合物摩尔比为
Figure FDA0002561861820000023
取脂肪胺，并溶于一定量的去离子水中形成脂肪胺水溶液，去离子水与脂肪胺的质量比为
Figure FDA0002561861820000024
在惰性气体存在的条件下升温到
Figure FDA0002561861820000025
然后将所述双环氧基化合物滴入脂肪胺水溶液中，在
Figure FDA0002561861820000026
个小时滴加完毕；然后升温到70℃～80℃，反应1～2个小时，制得非离子型自乳化水性环氧固化剂。
9.根据权利要求8所述的非离子型自乳化水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法中，基于权利要求1所述的双环氧基化合物的非离子型自乳化水性环氧固化剂的化学反应如下：
Figure FDA0002561861820000031
其中：m为0或者1或者2；n为1或者2；R代表双缩水甘油醚的含或者不含聚醚键的C1-20的烷基链节；R’代表-(CH2-NHCH2)-n1，n1为1～3的整数或者C0～6烷基链节或者带有苯环的C0～6烷基链节。
10.一种非离子自乳化型水性环氧固化剂稀释物，其特征在于，所述稀释物通过权利要求6或7所述非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释得到；
所述稀释物的稀释过程如下：将所述非离子型自乳化水性环氧固化剂升温至
Figure FDA0002561861820000032
在
Figure FDA0002561861820000033
的搅拌速度下滴入去离子水，得到固含量为
Figure FDA0002561861820000034
非离子型自乳化水性环氧固化剂稀释物。
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