[发明专利]一种水性环氧树脂固化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化学品领域，具体涉及一种水性环氧树脂固化剂的制备方法。

背景技术

水性环氧体系因具有低的VOC、较小的气味、较佳的物理化学性能等诸多优点而得到广泛应用。第1代和第2代水性环氧体系均是将油性环氧树脂与水性环氧固化剂混合，两者相容性差，不但出现夹心式固化，而且体系中的游离组分极大影响固化物的最终性能。第3代水性环氧体系中的环氧树脂和固化剂都是水分散体，提高了两者的相容性，显著降低了夹心式固化程度；另外，固化剂属于自乳化型，亲水性表面活性剂连接到树脂和固化剂的分子中，可有效地降低表面活性剂的用量，并且体系中不存在游离的表面活性剂，提高了固化物的耐水性。

但是，现有水性环氧体系、尤其是第3代水性环氧体系，由于引入亲水表面活性剂和(或)水溶性高分子(作为胶体保护剂)，其固化物耐水性与溶剂型环氧体系存在一定差距，还有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种固化后不产生游离组分、可挥发组分少、与环氧树脂相容性强、增韧性佳的水性环氧树脂固化剂的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：将a二异氰酸酯、b二羟甲基丙酸、c端羟基聚合物、d双酚A、e有机溶剂、f催化剂混合均匀并在60℃-100℃反应3-8h得到聚氨酯预聚体，然后在聚氨酯预聚体中加入g封闭剂在60℃-105℃反应3-8h后降温到30℃-50℃，最后将降温后的产物置于h中和剂和i去离子水的混合物中，经搅拌乳化、过滤得到水性环氧树脂固化剂；

其中a、b、c、d的物质的量比为1.0∶(0.1-0.5)∶(0.1-0.5)∶(0.1-0.5)；

e和f分别占a、b、c、d总质量的10％-300％与0.01％-0.1％；

g的物质的量为聚氨酯预聚体中游离异氰酸酯基物质的量的100％-120％；

h的物质的量是b物质的量的70％-120％；

i占a、b、c、d、g、h总质量的50％-500％。

所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、异氟二酮二异氰酸酯(IPDI)、己二异氰酸酯(HDI)中的一种或几种以任意比例的混合物。

所说的端羟基聚合物是聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚氧化丙烯醚二醇、聚乙二醇或聚四亚甲基醚二醇中的一种或两者以任意比例的混合物，平均相对分子质量为400-6000。

所说的有机溶剂是丙酮、N-甲基吡咯烷酮或二甲基甲酰胺。

所说的催化剂为二月桂酸二丁基锡。

所说的封闭剂为咪唑及其衍生物2-甲基咪唑、4-甲基咪唑或吡唑及其衍生物1-甲基吡唑、3-甲基吡唑或4-甲基吡唑。

所说的中和剂为咪唑及其衍生物2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、吡唑及其衍生物1-甲基吡唑、3-甲基吡唑或4-甲基吡唑。

本发明水性环氧树脂固化剂中，封闭剂和中和剂均能与环氧树脂反应，保证固化后不存在游离组分；解封后释放的活性-NCO可与羧酸反应而降低体系的亲水性，亦可与环氧树脂反应增大固化物的交联密度；引入端羟基聚合物能够对环氧树脂起到增韧作用；双酚A则可增加固化剂与环氧树脂的相容性，提高固化物的综合性能。本发明水性环氧树脂固化剂还可与其他环氧树脂固化剂混合使用，亦可作为环氧树脂固化促进剂使用。

具体实施方式

实施例1：将a异氟二酮二异氰酸酯(IPDI)、b二羟甲基丙酸、c聚己内酯二醇、d双酚A、e有机溶剂N-甲基吡咯烷酮、f催化剂二月桂酸二丁基锡混合均匀并在80℃反应3h得到聚氨酯预聚体，然后在聚氨酯预聚体中加入g封闭剂咪唑在90℃反应4h后降温到40℃，最后将降温后的产物置于h中和剂咪唑和i去离子水的混合物中，经搅拌乳化、过滤得到水性环氧树脂固化剂；

其中a、b、c、d的物质的量比为1.0∶0.3∶0.3∶0.2；

e和f分别占a、b、c、d总质量的10％与0.05％；

g的物质的量为聚氨酯预聚体中游离异氰酸酯基物质的量的100％；

h的物质的量是b物质的量的70％；

i占a、b、c、d、g、h总质量的50％。

其与水性环氧树脂乳液固化物拉伸强度达45.0MPa、断裂伸长率达10.5％以上。