[发明专利]水性环氧固化剂和水性环氧成膜剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种水性环氧固化剂和水性环氧成膜剂及其制备方法。

背景技术

传统的溶剂型环氧树脂成膜剂，具有附着性能好、收缩率小、机械性能优良、耐酸碱、耐磨等优点，但因其含有大量的挥发性有机溶剂(如：VOC)，因此，具有危害操作人员安全、环境污染严重等缺点。水性环氧树脂成膜剂既具有传统的溶剂型环氧树脂成膜剂的优点，同时又能符合环保要求，因此，成为涂料行业的发展趋势。

现有技术一：专利公开号为CN1752163A的中国专利申请公开了一种水性环氧树脂涂料的制备方法，其中的水性环氧固化剂是由多乙烯多胺经单环氧化合物封端，双环氧化合物加成，最后由有机酸成盐制得。多乙烯多胺分子链段经一步扩连，既有亲水基团，又有亲油基团，所以具有乳化作用。

现有技术二：专利公开号为CN1958639A的中国专利申请公开了一种多乙烯多胺经两步扩链制备水性环氧固化剂的方法，该方法首先用聚醚二元醇对环氧树脂进行扩链反应，再用扩链产物对多乙烯多胺进行二次扩链反应，然后用丙烯腈封端，一元有机酸成盐，制备出具有柔性链段的水性环氧固化剂。

上述现有技术一和现有技术二在制备水性环氧固化剂中加入有机酸成盐来调节亲水性，使其同时具有乳化功能和固化功能，但是有机酸的加入不仅会对环境造成污染，还会使涂料的成膜性能下降，用在金属上易产生闪锈。因此，水性环氧树脂涂料正向不成盐的环保方向发展。

现有技术三：专利公开号为CN101220237A的中国专利申请公开了一种环保型的、由水性环氧树脂及水性固化剂组成的非离子型自乳化水性环氧树脂涂料的制备方法.该方法中，水性环氧树脂是通过环氧树脂与α-氨基-ω-烷基醚反应来制得，水性固化剂采用环氧树脂改性的胺类固化剂。

而现有技术三中，α-氨基-ω-烷基醚合成过程很复杂，限制了其应用。可见，如何从分子结构与性能的关系出发，通过分子设计的方法制备出的非离子型水性环氧固化剂，使其具有良好的乳化液体环氧树脂的功能，从而制备水性环氧成膜剂成为目前急需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种水性环氧固化剂和水性环氧成膜剂及其制备方法，用以降低非离子型的水性环氧固化剂制备的复杂性，基于水性环氧固化剂可合成多种适合不同环境，不同使用条件的水性环氧成膜剂，有利于扩大水性环氧成膜剂的应用范围。

本发明提供了一种水性环氧固化剂，该水性环氧固化剂由多乙烯多胺经双环氧长链化合物和环氧树脂扩链合成制得，所述双环氧长链化合物与多乙烯多胺的摩尔比为1∶1.5～6，环氧树脂与多乙烯多胺的摩尔比为1∶2.5～4。

本发明还提供了一种包括上述水性环氧固化剂的水性环氧成膜剂，水性环氧成膜剂还包括第二环氧树脂和去离子水，所述水性环氧固化剂的质量百分数为21％～39％，所述第二环氧树脂的质量百分数为19％～37％，所述去离子水的质量百分数为35％～55％。

本发明还提供了一种包括上述水性环氧固化剂的制备方法，包括：

步骤11、将双环氧长链化合物滴加到多乙烯多胺和有机溶剂的混合液中，滴加完成后保持45℃～75℃的反应温度2h～3h，所述双环氧长链化合物与所述多乙烯多胺的摩尔比为1∶1.5～6；

步骤12、将环氧树脂采用稀释剂得到的环氧树脂稀释液滴加到步骤11制备得到的溶液，滴加完成后保持45℃～75℃的反应温度2h～3h，所述环氧树脂与所述多乙烯多胺的摩尔比为1∶2.5～4；

步骤13、采用减压蒸馏的方式，去除所述有机溶剂和所述稀释剂，得到水性环氧固化剂。

本发明还提供了一种上述水性环氧成膜剂的制备方法，包括：

步骤21、制备水性环氧固化剂，包括：将双环氧长链化合物滴加到多乙烯多胺和有机溶剂的混合液中，滴加完成后保持45℃～75℃的反应温度2h～3h，所述双环氧长链化合物与所述多乙烯多胺的摩尔比为1∶1.5～6；将环氧树脂采用稀释剂得到的环氧树脂稀释液滴加到步骤1制备得到的溶液，滴加完成后保持45℃～75℃的反应温度2h～3h，所述环氧树脂与所述多乙烯多胺的摩尔比为1∶2.5～4；采用减压蒸馏的方式，去除所述有机溶剂和所述稀释剂，得到水性环氧固化剂；

步骤22、将质量百分数为21％～39％的所述水性环氧固化剂，质量百分数为19％～37％的第二环氧树脂，和质量百分数为35％～55％的去离子水均匀混合，得到水性环氧成膜剂。