CN112876653A - 一种非离子型水性环氧固化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非离子型水性环氧固化剂及其制备方法。本发明非离子型水性环氧固化剂包括如下重量份的制作原料：10.0‑12.5份有机脂肪胺，12.5‑14.0份环状胺，3.5‑5.0份环氧单体A，15.0‑18.0份环氧单体M，6.0‑7.0份环氧单体B，38.0‑43.5份环氧树脂。本发明通过将所述含有亲水基团，端基为环氧基团的环氧树脂引入到环氧单体与有机脂肪胺加成物的链节中，通过聚合反应，得到具有内乳化的可水稀释的非离子型水性环氧固化剂。所述非离子型水性环氧固化剂与水性环氧乳液具有优良的混溶性，因此所述非离子型水性环氧固化剂与水性环氧乳液复配形成所述水性双组份涂料，使所述水性双组份涂料具有优良的机械性能、硬度和光泽；而且耐弱酸弱碱性，耐盐水性和盐雾性佳。
Description
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，尤其涉及一种非离子型水性环氧固化剂及其制备方法。
背景技术
固化剂是双组份水性环氧树脂涂料的重要组成，水性环氧树脂固化剂对水性环氧树脂涂料的性能起着重要的作用。环氧树脂本身不具备良好的机械强度、耐水性，将水性环氧树脂中加入固化剂，与环氧基发生交联反应，形成网络状的空间结构，从而拥有良好的综合性能。虽然非离子型水性环氧固化剂相比于离子型具有较好的耐水性，但目前市场有许多非离子型水性环氧固化剂，耐水性并不理想。因此，急需解决水性环氧固化剂耐水性如耐沸水、耐40℃水浴的问题。
发明内容
本发明目的在于针对上述现有技术的不足之处而提供一种非离子型水性环氧固化剂及其制备方法，本发明所述非离子型水性环氧固化剂具有水稀释性好，耐高低温、温变性好，无析出物，耐水性优良的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种非离子型水性环氧固化剂包括如下重量份的制作原料：10.0-12.5份有机脂肪胺，12.5-14.0份环状胺，3.5-5.0份环氧单体A，15.0-18.0份环氧单体M，6.0-7.0份环氧单体B，38.0-43.5份环氧树脂。
通过将所述含有亲水基团的环氧树脂引入到环氧单体与有机脂肪胺加成物的链节中，通过本发明的聚合反应，得到具有内乳化的可水稀释的非离子型水性环氧固化剂。
本发明在水中进行反应，有利于减少所述环氧固化剂的有害挥发性物质的产生。
作为本发明的优选实施方案，所述环氧树脂的结构式为：
所述环氧树脂的结构式中，x≥1，y≥1，k≥20，L为
在所述环氧固化剂分子结构中引入环氧树脂链段，使所述环氧固化剂与环氧树脂具有较好的相容性，提高所述非离子型水性环氧固化剂的亲水性。
更优选地，所述环氧树脂的分子量为1600～50000。
作为本发明的优选实施方案，所述有机脂肪胺为乙二胺，己二胺，二乙烯三胺，四乙烯五胺，多乙烯多胺中的一种。
所述有机脂肪胺一方面可以提供胺的活性氢反应点，另一方面还赋予所述非离子型水性环氧固化剂柔软性，柔韧性以及亲水性。而且直链脂肪胺固化的环氧树脂固化韧性好，粘接性能优良，对强碱和有机酸具有优良的耐腐蚀性。
作为本发明的优选实施方案，所述环状胺为间苯二胺，1,3-环己二甲胺，异佛尔酮二胺中的一种。
环状胺可以提供聚合物活性氢反应点，提升所述非离子型水性环氧固化剂的亲水性和相容性；另外环状胺的环状结构有利于提升所述非离子型水性环氧固化剂的刚性以及光亮度。
作为本发明的优选实施方案，所述环氧单体A为丁基缩水甘油醚，十二烷基缩水甘油醚，苯酚缩水甘油醚中的一种。
环氧单体A在本发明中可用于所述非离子型水性环氧固化剂在聚合反应中聚合交联密度的调整。
作为本发明的优选实施方案，所述环氧单体M为1,4-丁二醇二缩水甘油醚，一缩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，二丙二醇二缩水甘油醚，丙三醇三缩水甘油醚，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，季戊四醇四缩水甘油醚中的一种。
环氧单体M在本发明中可作为扩链和增粘的作用，一方面改善所述非离子型水性环氧固化剂的黏度，另一方面提升所述非离子型水性环氧固化剂的亲水性能。
作为本发明的优选实施方案，所述环氧单体B为辛基缩水甘油醚，对叔丁基苯基缩水甘油醚，邻甲基苯基缩水甘油醚，苯基缩水甘油醚，烯丙基缩水甘油醚中的一种。
所述环氧单体B的引入有利于降低胺类固化剂大分子链的极性，以便实现所述聚合物分子链段极性平衡，提升亲水性能。
另外，本发明还要求保护所述非离子型水性环氧固化剂的制备方法，包括如下步骤：
将有机脂肪胺、环状胺和水搅拌均匀，在40-100℃下，加入环氧单体A搅拌反应25-35min后，在60-120℃下加入环氧单体M、环氧树脂和环氧单体B反应1.5-3.0小时，降温至90℃以下注入水，相转换得到所述非离子型水性环氧固化剂。
作为本发明的优选实施方案，所述相转换的压力为﹣0.100～﹢0.100MPa，温度为0～85℃。
本发明还要求保护一份水性双组份涂料，所述水性双组份涂料包括所述非离子型水性环氧固化剂和水性环氧乳液。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明所述非离子型水性环氧固化剂，包括如下重量份的制作原料：10.0-12.5份有机脂肪胺，12.5-14.0份环状胺，3.5-5.0份环氧单体A，15.0-18.0份环氧单体M，6.0-7.0份环氧单体B，38.0-43.5份环氧树脂。本发明通过将所述含有亲水基团的环氧树脂引入到环氧单体与有机脂肪胺加成物的链节中，通过聚合反应，得到具有内乳化的可水稀释的非离子型水性环氧固化剂。所述非离子型水性环氧固化剂与水性环氧乳液具有优良的混溶性，成膜物干燥较快。因此所述非离子型水性环氧固化剂与水性环氧乳液复配形成所述水性双组份涂料，使所述水性双组份涂料具有优良的机械性能、硬度和光泽；而且耐弱酸弱碱性，耐盐水性和盐雾性佳。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明一种非离子型水性环氧固化剂的实施例，所述可非离子型水性环氧固化剂的包括如下重量份的制作原料：
10份乙二胺，12.5份1,3-环己二甲胺，3.5份丁基缩水甘油醚，15份1,4-丁二醇二缩水甘油醚，6.0份辛基缩水甘油醚，38.0份环氧树脂，57份水；
所述环氧树脂的结构式为：
所述环氧树脂的结构式中，x＝1，y＝1，k＝20，L为
所述可非离子型水性环氧固化剂的制备方法，具体步骤如下：
将有机脂肪胺、环状胺和水注入反应器中，在40℃下，加入环氧单体A搅拌30分钟后，在60℃下加入环氧单体M、环氧树脂和环氧单体B反应3.0小时后，注入水，相转换得到所述非离子型水性环氧固化剂。
实施例2
本发明一种非离子型水性环氧固化剂的实施例，所述非离子型水性环氧固化剂的包括如下重量份的制作原料：
12.5份二乙烯三胺，14.0份间苯二胺，5.0份十二烷基缩水甘油醚，18份一缩乙二醇二缩水甘油醚，7.0份对叔丁基缩水甘油醚，43.5份环氧树脂，66份水；
所述环氧树脂的结构式为：
所述环氧树脂的结构式中，x＝2，y＝1，k＝30，L为
所述非离子型水性环氧固化剂的制备方法，具体步骤如下：
将有机脂肪胺、环状胺和水注入反应器中，在70℃下，加入环氧单体A搅拌30分钟后，在90℃下加入环氧单体M、环氧树脂和环氧单体B反应2.0小时，降温至90℃以下注入水，相转换得到所述非离子型水性环氧固化剂。
实施例3
本发明一种非离子型水性环氧固化剂的实施例，所述非离子型水性环氧固化剂的包括如下重量份的制作原料：
11份乙二胺，13份间苯二胺，4.0份十二烷基缩水甘油醚，16.5份一缩乙二醇二缩水甘油醚，6.5份对叔丁基缩水甘油醚，41份环氧树脂，61份水；
所述环氧树脂的结构式为：
所述环氧树脂的结构式中，x＝6，y＝4，k＝25，L为
所述非离子型水性环氧固化剂的制备方法，具体步骤如下：
将有机脂肪胺、环状胺和水注入反应器中，在100℃下，加入环氧单体A搅拌30分钟后，在120℃下加入环氧单体M、环氧树脂和环氧单体B反应1.5小时，降温至90℃以下注入水，相转换得到所述非离子型水性环氧固化剂。
对比例1
本发明一种非离子型水性环氧固化剂的对比例，所述非离子型水性环氧固化剂的包括如下重量份的制作原料：
10份乙二胺，12.5份1,3-环己二甲胺，3.5份丁基缩水甘油醚，15份1,4-丁二醇二缩水甘油醚，6.0份辛基缩水甘油醚，38.0份环氧树脂，57份水；
所述环氧树脂为市售E-044环氧树脂。
所述非离子型水性环氧固化剂的制备方法，具体步骤如下：
将有机脂肪胺、环状胺和水注入反应器中，在40℃下，加入环氧单体A搅拌30分钟后，在60℃下加入环氧单体M、环氧树脂和环氧单体B反应3.0小时后，注入水，相转换得到所述非离子型水性环氧固化剂。
对比例2
本发明一种非离子型水性环氧固化剂的对比例，所述非离子型水性环氧固化剂的包括如下重量份的制作原料：
10份乙二胺，12.5份1,3-环己二甲胺，3.5份丁基缩水甘油醚，6.0份辛基缩水甘油醚，38.0份环氧树脂，47份水；
所述环氧树脂的结构式为：
所述环氧树脂的结构式中，x＝1，y＝1，k＝20，L为
所述非离子型水性环氧固化剂的制备方法，具体步骤如下：
将有机脂肪胺、环状胺和水注入反应器中，在40℃下，加入环氧单体A搅拌30分钟后，在60℃下加入环氧单体M、环氧树脂和环氧单体B反应3.0小时后，注入水，相转换得到所述非离子型水性环氧固化剂。
对比例3
本发明一种非离子型水性环氧固化剂的对比例，所述非离子型水性环氧固化剂的包括如下重量份的制作原料：
9份乙二胺，15份1,3-环己二甲胺，3.5份丁基缩水甘油醚，19份1,4-丁二醇二缩水甘油醚，6.0份辛基缩水甘油醚，44份环氧树脂，64份水；
所述环氧树脂的结构式为：
所述环氧树脂的结构式中，x＝1，y＝1，k＝20，L为
所述可非离子型水性环氧固化剂的制备方法，具体步骤如下：
将有机脂肪胺、环状胺和水注入反应器中，在40℃下，加入环氧单体A搅拌30分钟后，在60℃下加入环氧单体M、环氧树脂和环氧单体B反应3.0小时后，注入水，相转换得到所述非离子型水性环氧固化剂。
试验例：性能测试
将所述实施例1～3及对比例1-3制备得到的非离子型水性环氧固化剂以及商品化的非离子型水性环氧固化剂(样品A商品型号为：RT19190Z，固含量为50％；样品B商品型号为BANCo 901，固含量为60％)分别与市售的环氧化乳液(商品型号为AB-EP-20，固含量为60％)按质量比为100:10-12进行复配得到黑色底漆，于70℃下干燥30min，然后在室温下自干3天后进行性能测试。
表1所述黑色底漆的性能测试结果
从表1可以看出，本发明实施例1-3所制备的非离子型水性环氧固化剂与环氧化乳液复配的黑色底漆的硬度和耐水性显著优于对比例1-3样品复配的黑色底漆，同时附着力和冲击未受到影响，说明环氧树脂的种类，以及本发明中配方组分和组分添加量对所述非离子型水性环氧固化剂的硬度和耐水性均具有较的影响。而且实施例3所制备的非离子型水性环氧固化剂与环氧化乳液复配的黑色底漆的硬度和耐水性最佳，明显优于市售样品A和市售样品B复配的黑色底漆的硬度和耐水性。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种非离子型水性环氧固化剂，其特征在于，所述非离子型水性环氧固化剂包括如下重量份的制作原料：10.0-12.5份有机脂肪胺，12.5-14.0份环状胺，3.5-5.0份环氧单体A，15.0-18.0份环氧单体M，6.0-7.0份环氧单体B，38.0-43.5份环氧树脂。
2.如权利要求1所述的非离子型水性环氧固化剂，其特征在于，所述环氧树脂的结构式为：
所述环氧树脂的结构式中，x≥1，y≥1，k≥20，L为
3.如权利要求2所述的非离子型水性环氧固化剂，其特征在于，所述环氧树脂的分子量为1600～50000。
4.如权利要求1所述的非离子型水性环氧固化剂，其特征在于，所述有机脂肪胺为乙二胺，己二胺，二乙烯三胺，四乙烯五胺，多乙烯多胺中的一种。
5.如权利要求1所述的非离子型水性环氧固化剂，其特征在于，所述环状胺为间苯二胺，1,3-环己二甲胺，异佛尔酮二胺中的一种。
6.如权利要求1所述的非离子型水性环氧固化剂，其特征在于，所述环氧单体A为丁基缩水甘油醚，十二烷基缩水甘油醚，苯酚缩水甘油醚中的一种。
7.如权利要求1所述的非离子型水性环氧固化剂，其特征在于，所述环氧单体M为1,4-丁二醇二缩水甘油醚，一缩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，二丙二醇二缩水甘油醚，丙三醇三缩水甘油醚，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，季戊四醇四缩水甘油醚中的一种。
8.如权利要求1所述的非离子型水性环氧固化剂，其特征在于，所述环氧单体B为辛基缩水甘油醚，对叔丁基苯基缩水甘油醚，邻甲基苯基缩水甘油醚，苯基缩水甘油醚，烯丙基缩水甘油醚中的一种。
9.如权利要求1-8任一项所述的非离子型水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将有机脂肪胺、环状胺和水搅拌均匀，在40-100℃下加入环氧单体A搅拌反应25-35min后，在60-120℃下加入环氧单体M、环氧树脂和环氧单体B反应1.5-3.0小时，降温至90℃以下注入水，相转换得到所述非离子型水性环氧固化剂。
10.一种水性双组份涂料，其特征在于，所述水性双组份涂料包括权利要求1所述的非离子型水性环氧固化剂和水性环氧乳液。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20210601 |