[发明专利]一种支化型水性环氧固化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂固化剂，具体涉及一种支化型水性环氧固化剂的制备方法。

背景技术

在环氧树脂应用中，固化剂占有十分重要的位置。环氧树脂材料虽然具有收缩率小，粘接性能优良，机械性能、电气性能和耐酸碱性能好等优点，但是其固化物常存在性能偏脆的缺陷；不论用橡胶弹性体还是热塑性树脂改性其脆性，都必需将环氧树脂与改性剂混合均匀，这无疑给成型加工带来一些麻烦与不便，使用含有柔性链段的韧性固化剂来增韧环氧树脂材料，具有优越性。目前，虽然有少量韧性环氧固化剂的报道，但是大多为溶剂型环氧固化剂；而且其固化物的柔韧性和耐热性往往不能兼顾。

传统的溶剂型涂料，因含有大量有机溶剂而给生态环境带来危害，随着对环保的要求日益提高，环氧树脂涂料的水性化是其发展的主要趋势。水性环氧固化剂是影响双组分环氧树脂涂料性能的关键因素之一，其制备国内外虽有文献报道，但它们大多为双酚A环氧树脂与多胺的线性改性产物，与水性环氧树脂组分使用时，存在粘度较高、适用期较短的缺陷。相对线性聚合物，支化聚合物表现出线性聚合物所没有的低粘度、高流变性、不易结晶等一系列独特的物理化学特性；而支化型水性环氧固化剂的制备方法国内外还未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有状况，提供一种支化型水性环氧固化剂及其制备方法。该支化型水性环氧固化剂与水性环氧树脂组分使用时，具有低粘度、适用期长的优点；其固化产物在保持良好耐热性前提下，能够克服普通环氧树脂材料性能偏脆的缺陷。

本发明的目的通过如下合成路线与技术方案来实现。

一种支化型水性环氧固化剂的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：

(1)封端反应：在40～95℃的温度条件下，滴加单环氧化合物到脂肪族多胺或芳香族多胺或经过聚醚醇二缩水甘油醚或聚醚环氧树脂扩链的脂肪族多胺或扩链的芳香族多胺的有机溶剂中，对脂肪族多胺或芳香族多胺或扩链的脂肪族多胺或扩链的芳香族多胺的一端进行封端反应；同时保留其另一端的伯胺氢；

(2)支化反应：在40～120℃的温度条件下，滴加酚醛环氧树脂或酚醛环氧树脂溶液到步骤(1)产物的溶液中进行支化反应，反应完后去除有机溶剂。所述酚醛环氧树脂与步骤(1)产物的物料摩尔比按酚醛环氧树脂所含的环氧基与步骤(1)产物的摩尔比为0.9～1.1∶1确定；

(3)成盐分散反应：为了增加其亲水性，在40～90℃的温度条件下，滴加适量的一元有机酸的蒸馏水溶液到支化后的加成物中进行成盐分散反应；所用的有机酸与支化后的加成物的胺基的当量比为0～0.5∶1，成盐分散反应时间为0.8～1.5小时，反应结束后，降温出料，制备出支化型水性环氧固化剂。

所述脂肪族多胺优选二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺；所述的芳香族多胺优选间苯二甲二胺、间苯二胺。

所述的经过聚醚醇二缩水甘油醚或聚醚环氧树脂扩链的脂肪族多胺或扩链的芳香族多胺，其扩链反应是通过在40～95℃的温度条件下，滴加聚醚醇二缩水甘油醚或聚醚环氧树脂或两二者的混合物到脂肪族多胺或芳香族多胺的有机溶剂中来完成；所用的脂肪族多胺或芳香族多胺与被滴加的聚醚醇二缩水甘油醚或聚醚环氧树脂的物料摩尔比为2～6∶1，反应完成后减压蒸馏去除未反应的多余的脂肪族多胺或芳香族多胺；所述的聚醚醇二缩水甘油醚或聚醚环氧树脂为聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、聚丁二醇二缩水甘油醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段物的二缩水甘油醚或者是它们的混合物。

所述的单环氧化合物优选丁基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、C9～C14碳链的缩水甘油醚、C9～C14碳链的叔碳酸缩水甘油酯等各种单缩水甘油醚或单缩水甘油酯及它们的混合物。

所述的酚醛环氧树脂为环氧当量为160～500的F-54、F-51、F-48、F-44或F-20。

所述的支化型水性环氧固化剂的制法，其步骤(2)中反应完成后有机溶剂的去除方法为减压蒸馏。

所述的支化型水性环氧固化剂的制法，其成盐分散反应是将适量的一元有机酸溶解于蒸馏水中，进行滴加反应。所用一元有机酸优选冰乙酸、盐酸。

本发明具有如下优点：

(1)相对于相同分子质量的线性聚合物，支化聚合物表现出线性聚合物所没有的低粘度、高流变性、不易结晶等一系列独特的物理化学特性；相对于相同分子质量的双酚A环氧树脂与多胺的线性改性产物类水性环氧固化剂，该支化型水性环氧固化剂与水性环氧树脂组分使用时，具有低粘度、适用期长的优点。