[发明专利]一种复合型水性固化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环氧树脂固化剂领域，涉及一种离子型与非离子型相结合的水性固化剂的制备方法。

背景技术

环氧树脂具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，它的黏接性能好、机械强度高等优点，因而在工业上获得广泛的应用。而在环氧树脂的应用中固化剂起着关键性的作用。随着世界经济和科学技术的发展，全球环境保护意识的加强，环氧树脂在很多应用领域因为有机溶剂的使用而受到很大的限制，环氧树脂水性化的研发越来越受到重视，近年来已成为热门的研究方向。制备与之匹配的水性固化剂显得尤为重要。

常用的室温固化水性环氧固化剂大多为脂肪族多胺的改性产物。华南理工大学以三乙烯四胺和环氧树脂为原料合成加成产物，再用缩水甘油酯进行封端，用有机酸中和而制得离子型水性固化剂。中海油常州涂料化工研究院用聚醚与液体环氧树脂反应生成环氧改性聚醚加成物，此加成物再与多乙烯多胺反应生成胺封端的聚醚-环氧-胺加成物，最后用单环氧化合物进行封端，将伯胺转化为仲胺而制得非离子水性环氧树脂固化剂。申请号为201010142715.2的专利先用聚醚与液体环氧树脂mol比1∶1反应生成环氧改性聚醚加成物，用单环氧化合物对胺类进行封端，再与环氧树脂以及环氧改性聚醚加成物发生反应生成加成产物，而制得非离子水性环氧树脂固化剂。

目前所有水性环氧固化剂可以归纳为两类：一类为离子型固化剂，一类为非离子型固化剂。前者常用有机酸中和成盐来提高改性胺的亲水性，此类固化剂具有双重功效，既可以作为环氧树脂固化剂，又可以作为环氧树脂的乳化剂，涂膜硬度高、附着力好，但因为有机酸的存在对PH值比较敏感，当与碱性颜、填料一起使用时易出现失稳现象；后者常常引入亲水性的聚醚链段以改善改性胺的亲水性，涂膜柔韧性好，但同时降低涂膜的亲水性。

申请号为200610123761.1的专利提出了一种既有非离子聚醚链段又用有机酸中和的固化剂及其制备方法，但是其封端剂采用丙烯腈，而丙烯腈极毒，不仅蒸气有毒，而且经皮肤吸入也能中毒。而且丙烯腈在水中很不稳定，水解时生成丙烯酸，还原时生成丙腈，而丙腈又是一种高毒物。无论从生产还是使用过程看都不是真正意义上的环保。在越来越人性化越来越重视低碳环保的今天，显然这种方法是不合理的。而且在加成反应过程中以水为反应界面剂，而反应物之一“低分子量环氧树脂”不溶于水，即反应物分别处于不同的相中，反应无法正常进行。

申请号为200710059667.9的专利提出了一种水性环氧树脂固化剂的制备方法。其加成反应的加合剂全部为环氧树脂与聚醚反应的改性产物，这样合成的最终固化剂产物中聚醚含量过高；另一方面，分子链过长，降低交联密度，将影响到固化物的固化性能，尤其降低固化物的耐水性。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种复合型水性固化剂的制备方法，在生产和水性固化剂使用过程中都无毒害作用；综合性性能佳，包括耐水性和柔韧性等。

本发明提供的复合型水性固化剂的制备方法为：

第一个步骤：由环氧树脂与具有表面活性剂作用的聚醚醇在路易斯酸催化剂作用下反应制备得到嵌段型产物；

第二个步骤：单环氧化合物、嵌段型产物和环氧树脂或多环氧化合物分别与单一多胺发生反应，最后用有机酸进行中和，形成复合型水性环氧固化剂。

本发明的技术方案如下：

（1）聚合反应：将环氧树脂与聚醚二元醇在加热的条件下进行溶解，环氧树脂与聚醚二元醇的摩尔比为：1.8～2.2∶1.0，再加入占反应体系质量0.05%～0.3％的路易斯酸催化剂，在65℃～110℃下，聚合反应1～8小时，生成两端基为环氧基的嵌段产物；

（2）加成与封端反应：将所述的嵌段产物，环氧树脂或多环氧化合物，单环氧化合物三者分别与单一多胺反应，或是三者混合与单一多胺反应（分别反应时的次序不限）；

单一多胺的伯胺与嵌段产物中的环氧基和环氧树脂或多环氧化合物中环氧基之和的mol比为1.8～2.2∶1.0；

单一多胺的伯胺与单环氧化合物的环氧基mol比为1.8～2.2∶0.1～1.0，嵌段产物的加入量应使得聚醚链段占本步反应产物质量的3～30%。

（3）成盐：用有机酸对（2）步的反应产物进行中和成盐，反应结束后，加入水，得到水性固化剂；有机酸的加入量应使得水性固化剂的中和度为3～30%。