[发明专利]一种酰胺型自乳化水性环氧树脂固化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，涉及一种自乳化水性环氧树脂固化剂的制备方法，具体涉及一种酰胺型自乳化水性环氧树脂固化剂及其制备方法。

背景技术

自乳化水性环氧树脂固化剂因为具有低V℃含量、气味较小、使用安全以及可用水清洗等特点越来越来受到人们的青睐，其最大的特点是不需要预先制备环氧树脂乳液，不存在乳液贮存稳定性的问题，同时具有比较好的成膜性能。目前一般制备自乳化水性环氧树脂固化剂的方法是在亲油性的低分子量环氧树脂上引入亲水性的聚醚链端或阳离子基团，同时引入可以与环氧树脂反应的多胺结构，使得该类固化剂不仅具有乳化环氧树脂的作用，还有固化环氧树脂的功能。实际上，要想获得具有比较好的乳化性能和固化性能的自乳化水性环氧树脂固化剂需要分别通过结构控制或成盐工艺来调节固化剂的亲水亲油平衡值(HLB)和固化交联程度。

典型的一类生产工艺是在固化剂结构上引入较长链端的聚醚。如中国发明专利CN1958639A公开了一种自乳化水性环氧树脂固化剂的制备方法，该方法是：经过环氧树脂与聚醚二元醇的缩合反应、对多乙烯多胺加成改性、封端和成盐等步骤制成水性环氧树脂固化剂。此法制备的固化剂胺当量适中、可乳化和固化低分子环氧树脂；然而，该方法中引入分子量在1000-2000的聚醚，在固化过程它不与环氧树脂交联反应，使得成膜物力学性质不高，漆膜硬度只能达到1H，同时亲水性的聚醚链端的存在降低了漆膜的耐水性。

另一类生产工艺是通过加入有机酸中和成盐调节亲水亲油平衡值(HLB)来获得比较好的乳化性能和固化性能。如中国发明专利CN101649041A公开了一种自乳化水性环氧树脂固化剂的制备方法，该方法是：利用混合封端剂对三乙烯四胺和液态环氧树脂CYD128的加成物进行封端，再加入有机酸中和成盐后加水稀释即可。然而，由于引入的三乙烯四胺亲水性不足，必须加入有机酸中和成盐增加亲水性，局限了其在高碱环境和防锈领域的应用。

发明内容

发明目的：为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种酰胺型自乳化水性环氧树脂固化剂及其制备方法。

技术方案：本发明提供了上述酰胺型自乳化水性环氧树脂固化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)酰胺基多胺长链的合成：多乙烯多胺和溶剂混匀后，搅拌同时滴加丙烯酸甲酯，发生迈克尔加成反应，滴加时间在30～60min，滴加温度为25～30℃；滴加完毕后，继续在25～30℃之间反应4～6h；加热至60～70℃反应12～24小时，使迈克尔加成产物发生自身缩聚扩链反应；

(2)自乳化水性环氧树脂固化剂的合成：向步骤(1)中反应体系中搅拌同时滴加环氧树脂，发生开环加成反应，滴加时间在60～100min，滴加温度在60～70℃之间；滴加完毕后，继续在60～70℃之间反应2～4h；然后在65～75℃之间常压蒸出溶剂，最后在65～75℃之间加入去离子水混合搅拌均匀，即得。

步骤(1)中，滴加丙烯酸甲酯过快会导致体系温度迅速升高，因此控制滴加时间为30～60min，使得反应体系的温度在25～30℃之间。因为温度大于30℃时会有少部分的多乙烯多胺与丙烯酸甲酯发生胺解反应，生成副产物酰胺化合物；而温度小于25℃时会额外增加反应时间，降低效率。

步骤(1)中，在温度60～70℃条件下迈克尔加成反应产物的自身缩聚会反应到一定程度后就达到平衡，扩链反应难以继续，所以控制持续反应时间为12～24h，小于12小时产物分子量低，亲水性不足；大于24小时反应基本达到平衡。

步骤(2)中，所述环氧树脂用量多反应易凝胶，用量少制备的固化剂亲油性不足，乳化效果差，所以环氧树脂摩尔量为多乙烯多胺摩尔量的0.5～0.7倍之间。

步骤(2)中，滴加环氧树脂过快会迅速升高体系温度导致凝胶，因此控制滴加时间为60～100min，反应体系的温度维持在60～70℃之间。

优选地，多乙烯多胺、丙烯酸甲酯和环氧树脂的摩尔比为1：(0.9～1)：(0.5～0.7)。

其中，步骤(1)中，所述多乙烯多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺的一种或几种的组合。

其中，步骤(1)中，反应溶剂为甲醇，其用量为多乙烯多胺和丙烯酸甲酯总质量的15～30％。

其中，步骤(2)中，所述环氧树脂为市售双酚A型液态环氧树脂E51，环氧当量为184～210g/Eq，分子量为368～420g/mol

其中，步骤(2)中，去离子水的用量为：将反应体系稀释至固含量40～60％。