[发明专利]非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于环氧固化剂领域，具体涉及一种非离子型自乳化水性环氧固化 剂及其制备方法与应用。

背景技术

上世纪50年代以来，环氧树脂凭借其优异的力学性能、粘接性能、电绝 缘性能、加工性能以及耐化学性质，广泛应用于涂料、粘合剂、热固性树脂以 及建筑工程中的防水堵漏材料和灌浆材料等工业领域。常用的环氧树脂是油溶 性的，使得其在制备涂料，粘合剂，灌浆材料的工程中需要加入大量的有机溶 剂，而这些有机溶剂不仅仅价格高，而且具有挥发性，容易对环境和施工人员 的身体健康造成危害。近年来，不含或者少含挥发性有机化合物(VOC)，以 及不含有害空气污染物(HAP)的体系已经成为新型环氧树脂材料的研究方向。

环氧树脂水性化的方法主要有三种，第一种：加入表面活性剂作为外加的 乳化剂，对环氧树脂和固化剂进行乳化，这种方法虽然能够制得水性的环氧树 脂体系。但是由于外加的乳化剂与环氧树脂体系的相容性不是很好，所以会对 环氧树脂固化后的力学性能造成很大的伤害。第二种：通过在环氧树脂分子中 引入亲水性的基团，制备出一种亲水性好的环氧树脂，使得它具有自乳化功能。 第三种：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。这三种方法制备出的环氧树脂涂料都是水 溶性的，其中第三种方法提到的水性固化剂的实际应用意义更大。因为水溶性 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。所以国内外已经开始把水性环氧树脂 研究重点转移到水性环氧固化剂这一方向来。

对于水性环氧固化剂的研究，国内外已取得了一定的成就，不少产品已实 现工业化。

而关于非离子型自乳化水性环氧树脂固化剂的报道较少。在国外，美国专 利申请公开说明书US005567748A，US 006277928A，US 006653369A等公开 了各种非离子型环氧树脂固化剂的配方，但是这些方法合成固化剂的所选用的 原材料价格较贵，制备工艺比较复杂，成本较高，而且分子量较大乳化效果差。

在国内，早期的咪唑啉型环氧固化剂也是一种非离子型的固化剂，但是这 种固化剂不适合水性涂料，而且比较昂贵，因此很少在实际工程中使用。华南 理工大学化学工程所的周继亮等(非离子型自乳化水性环氧固化剂的合成与性 能.高校化学工程学报.2006，20(1)：94-99)采用二次扩链的方法，制得了一种具 有自乳化型的非离子型环氧树脂固化剂，用该固化剂制得的水性涂料具有良好 的力学性能和表干时间，从而填补了国内在非离子型水性环氧树脂方面的空 白。但是该固化剂由于二次扩链，使得制备出来的固化剂的分子量较大，整个 体系的黏度也变大，从而导致制得的用该固化剂制备出来的水性涂料的流平效 果不好。且由于分子量和黏度较大的原因，使得该水性固化剂对环氧树脂的乳 化效果不是很好，乳化颗粒也会变得较大，从而导致在固化的过程中，固化剂 颗粒在环氧树脂中的迁移速度较慢，很难在固化完全之前迁移到环氧树脂颗粒 中间去，所以固化不是很完全。另外周继亮等制备的该种固化剂在结构上，其 亲水性基团在两端，而疏水性链段嵌在中间，从而使得该类型的固化剂的表面 活性作用不是很强，所以其自乳化效果不是很好。

发明内容

针对现有环氧固化剂的缺点，发明的目的是提供一种新型的、自乳化效果 更好的、低分子量的非离子型水性环氧固化剂。

本发明的另一目的是提供上述环氧固化剂在环氧材料制造领域的应用。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

首先提供了一种双环氧基化合物，是用疏水烷基胺与双缩水甘油醚反应得 到的产物，其主链的两端为环氧基，支链为疏水烷基。

本发明还提供了上述双环氧基化合物的优选的制备方法，包括以下步骤：

将双缩水甘油醚升温至50℃～60℃；再缓慢地滴入溶于溶剂的疏水烷基 胺溶液，1～2个小时内滴加完毕；滴加结束后升温至70℃～80℃，反应3～4 个小时；所述双缩水甘油醚与长链烷基胺的摩尔比为2∶1～2.5∶1；