[发明专利]一种腰果酚改性水性环氧固化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种腰果酚改性水性环氧固化剂及其制备方法，以腰果酚，聚乙二醇为原料，首先分别合成出聚乙二醇二缩水甘油醚及腰果酚缩水甘油醚，再以聚乙二醇二缩水甘油醚与脂肪胺滴加反应，后加入腰果酚缩水甘油醚进一步反应制备了腰果酚改性水性环氧树脂固化剂。所述环氧固化剂具有水可分散性，粘度较低为1000‑4000mpa.s，因此可在无稀释剂的条件下稳定储存，用于环氧树脂涂料。本发明所用原料腰果酚低廉易得为可再生生物质能源，结构中含有苯环刚性结构和长链烃基取代基，提高了环氧树脂固化产物的热稳定性和力学性能，以水为分散介质的固化剂使用方便，可在低温、潮湿表面上施工成膜，VOC含量低，更加符合节能环保的发展理念。

技术领域

本发明涉及水性环氧树脂固化剂技术领域，具体涉及一种腰果酚改性水性环氧固化剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂因其优异的附着力、电绝缘性、热稳定性和机械性能，在涂料、先进复合材料、工程塑料、电子电器材料等工业生产领域已得到广泛的应用。传统的溶剂型环氧固化剂中含有的有机溶剂量大，造成其成本较高、易燃和有毒性，严重污染空气，并危害人类健康。

随着人们环保意识的不断增强，以水作为溶剂和分散剂的水性环氧固化剂逐渐受到重视。水性环氧固化剂作为水性环氧体系的重要部分，其组成和结构对水性环氧树脂的物理机械性能，耐候、耐介质等化学性能起决定性作用，并且水性环氧固化剂具有VOC含量低、不易燃、安全无毒、施工性好、清洗方便等突出优点，因此水性环氧固化剂的研究是水性环氧树脂进入实质性应用的关键。水性环氧固化剂制备的涂料相对于溶剂型环氧树脂涂料来讲还有一定差距，环氧树脂最大的弱点是固化后质脆、耐冲击性较差容易开裂，即韧性不足。因此，水性环氧固化剂的改性成为环氧树脂应用领域的重要组成部分。

随着经济的发展，石油产品价格飞涨，采用非石油资源制备高性能地坪具有重要的意义，从废弃的天然产物腰果壳中提取的腰果壳油，其主要成分是腰果酚，它是一种天然生物质酚，含有苯环结构和0～3个不饱和度长碳链烃基；由于其独特的结构，可以代替苯酚石化原料，应用于化学建材、航天航空、电子化学品材料等领域，是最有发展前途的环保型石油化工产品替代材料之一。目前世界腰果主要生产国的年产量约为200万吨，国际上只有极少数企业从事腰果壳油系列化工产品开发、应用研究和批量生产。因此开发腰果酚型环氧树脂固化剂在环氧地坪涂料中的应用具有良好的市场前景。

发明内容

本发明旨在提供一种腰果酚改性水性环氧树脂固化剂的制备方法，解决了现有水性环氧固化剂固化所得涂膜的力学性能和热稳定性差的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种腰果酚改性水性环氧固化剂的制备方法，包括下列步骤：

(1)将腰果酚、环氧氯丙烷、碱和相转移催化剂加入容器A中，在氮气保护下，升温至60-80℃，反应5-8h后减压蒸馏，回收过量的环氧氯丙烷和水分，产物离心过滤后即得腰果酚缩水甘油醚(CGE)；

(2)将聚乙二醇和环氧氯丙烷加入容器B中，并滴加催化剂，升温至60-70℃反应3-4h，加入碱溶液，保持温度不变继续反应3-4h，产物经减压蒸馏回收过量的环氧氯丙烷和水分，产物离心过滤除去盐分即得聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGGE)；

(3)在聚乙二醇二缩水甘油醚中加入脂肪胺并在65-70℃反应2-3h，然后加入步骤(1)制备的腰果酚缩水甘油醚，继续反应2-3h；

(4)降温至40-60℃，滴加去离子水，高速搅拌20-40min，制备出固含量为30～60％的腰果酚改性水性环氧树脂固化剂。

进一步方案，步骤(1)、(2)中所述的碱均为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钾；