[发明专利]自乳化型水性环氧树脂固化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及防腐涂料技术领域，具体而言，涉及一种自乳化型水性环氧树脂固化剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂具有优良的金属附着力、耐腐蚀性以及优异的物理、化学性能，被广泛应用于电子、机械、建筑、航空和交通等领域，是目前防腐涂料中使用最为广泛的树脂。但是随着自然环境的不断恶化和人们环保意识的提高，以及许多国家限制挥发性有机溶剂（VOC）的环保法规的相继颁布，溶剂型环氧树脂涂料因含有大量的有机溶剂而逐渐被人们所摒弃，减少乃至消除有机溶剂的呼声越来越高。与溶剂型环氧树脂涂料相比，水性环氧树脂涂料的VOC含量低，气味小，使用安全，并且具有良好的耐化学品性、附着性和物理性能。因此，水性环氧体系逐渐成为了当前的研究热点。

在环氧树脂的应用中，固化剂占有十分重要的位置。环氧树脂是分子量较低的热塑性树脂，本身不会固化，不能形成合用的涂膜，即使是分子量稍高的E12、E06，其溶液涂布干燥后，漆膜稍受弯曲，即出现细裂的“银纹”，且不耐溶剂侵蚀，因此，环氧树脂中必须加入固化剂组成配方树脂，并发生反应形成三维的大分子，才能生成良好的涂膜，从而显示出各种优良的性能，成为具有真正使用价值的环氧材料。所以说，作为水性环氧涂料重要组成之一的固化剂，是决定涂料性能的关键因素之一。

依据不同标准，可将固化剂进行不同的分类：1）按使用方法分：显在型固化剂、潜伏型固化剂；2）按固化反应机理分：反应型固化剂、催化型固化剂；3）按固化温度分：低温固化剂、室温固化剂、中温固化剂、高温固化剂；4）按固化物的结构分：胺类固化剂、有机酸酐类固化剂、咪唑类固化剂；5）按固化剂的溶解介质分：水性固化剂和油性固化剂。

专利CN102250321A中公开了一种快干型室温固化水性环氧树脂固化剂及其制备方法。具体步骤为：1）在150℃～200℃下，使用催化剂催化液态环氧树脂、双酚类化合物和端环氧基聚醚化合物反应3h～4h，反应完成后加入有机溶剂；2）加热60℃～90℃，使中间产物与过量胺类化合物反应2h～4h，并除去未反应的胺和有机溶剂；3）步骤2）的产物中滴加去离子水，搅拌后制得固化剂。此固化剂的合成需要在150℃～200℃的条件下进行3h～4h，给操作带来了很大的不便，造成了能源的浪费，并且该反应过程中需要加入有机溶剂，然后通过减压蒸馏除去，操作繁琐，也增加了成本。此外，采用该方法制备的固化剂应用到涂料中时，催化剂三苯基膦的存在也会对涂膜性能产生影响。

专利CN101649041中公开了自乳化型水性环氧树脂固化剂的制备方法，公开了采用三乙烯四胺和液态环氧树脂CYD128为原料合成反应得到环氧树脂CYD128-TETA加成物，然后滴加混合封端剂至环氧树脂CYD128-TETA加成物中。该方法同样也采用了有机溶剂，后续仍需要将有机溶剂蒸馏去除，操作繁琐同时也增加了成本。此外，该方法由于采用三乙烯四胺与环氧树脂及封端剂加成所得产物的亲水性下降甚至丧失，为保证固化剂在水中分散性良好，后续还需要采用有机酸（如乙酸）中和成盐，即成阳离子型水性环氧固化剂以保持其乳液的稳定性，即该专利采用有机酸中和封端后产物仲胺氢成盐，最后用水稀释即可。但是最终形成的固化剂中，由于有机酸的存在，会导致涂膜性能下降，用在金属上易产生闪锈，有机酸还会对环境造成污染；另外，阳离子型水性环氧固化剂对pH值比较敏感，当与碱性颜料、填料一起使用时，易出现失稳现象。

鉴于以上由于采用有机酸中和封端后产物形成的水性环氧固化剂中存在的种种问题，目前迫切需要开发出一种不需要有机酸中和的自乳化型水性环氧固化剂的制备工艺。

发明内容

本发明旨在提供一种自乳化型水性环氧树脂固化剂及其制备方法，该制备方法得到的环氧树脂固化剂不仅具有较好的水溶性，用于涂料中实际应用时具有较好的适应期和涂膜性能。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种自乳化型水性环氧树脂固化剂的制备方法，包括以下步骤：S1、将单一多胺与环氧树脂按摩尔比1.8:1～2.1:1混合反应，得到中间体加成物；以及S2、采用单环氧基化合物对中间体加成物进行封端，得到自乳化型水性环氧树脂固化剂。

进一步地，单一多胺选自乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、间苯二甲胺和二氨基二苯基甲烷中的一种或多种。

进一步地，环氧树脂为液态环氧树脂。