[发明专利]一种耐冲击水性环氧固化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种耐冲击水性环氧固化剂的制备方法，以解决环氧树脂水性化的问题，工艺简单，性能优良。本发明原料易得、工艺简单、成本低廉、所得固化剂性能优异，容易实现工业化。利用本发明方法制备水性环氧固化剂不仅具有乳化环氧树脂的功能，还能乳化油性环氧树脂。并且，该水性环氧固化剂加水分散制得固含量为50%的水性环氧固化剂乳液，储存稳定性优良，常温下放置1年不分层，机械稳定性优良，离心泵3000r/min的转速30min无变化，冻融稳定性优良，低温不破乳，固化性能优良。

技术领域

本发明涉及一种耐冲击水性环氧固化剂的制备方法。所制备的水性环氧固化剂工艺简单﹑性能优良。

背景技术

分子结构中含有两个或者两个以上的环氧基的化合物统称为环氧树脂。根据构成环氧树脂分子骨架的不同可以分为脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、芳香族环氧树脂等。根据环氧树脂在室温下的存在状态又可以分为固态的环氧树脂和液态的环氧树脂。环氧树脂不能通过分散介质的挥发使其大分子颗粒聚集成膜，即环氧树脂本身没有任何的用处。环氧树脂只有在固化剂的作用下才能成膜，在其成膜过程中伴有化学反应的发生，属于双组份体系。环氧树脂主要是通过其分子链上的环氧基或羟基去和适当的固化剂在适当的条件下发生固化反应成膜，其成膜物具有三维网状结构，具有许多优异的性能，比如其耐化学腐蚀性非常好，电绝缘性非常优良，附着力也非常好等，这些优异的性能使得环氧树脂广泛应用于生活的方方面面，是一类非常重要的热固性树脂。常用的环氧树脂只溶于有机溶剂而不溶于水，能够很好溶解环氧树脂的有机溶剂有醇类、醇醚类、酮类以及芳烃类等。然而有机溶剂的挥发性一般都非常大，当溶剂型环氧涂料成膜后，体系中的有机溶剂将会全部挥发到空气中造成严重的环境污染，极大地影响人们的健康。不仅如此，有机溶剂的价格较贵，造成极大地资源浪费。随着人们对环境保护的日益重视以及健康观念的增强，因此开发以水为溶剂或分散介质的水性环氧树脂受到越来越多的重视。

水性环氧体系主要有五个体系。

Ⅰ型水性环氧树脂体系 是由水性环氧固化剂与低相对分子质量 的液态环氧树脂组成的。低相对分子质量的液态环氧树脂包括液态的双酚A型环氧树脂 和双酚F型环氧树脂以及液态的双酚A型环氧树脂与双酚F型环氧树脂的混合物。在这类体系中不需外加乳化剂来乳化环氧树脂，因为水性环氧固化剂对于环氧树脂来说既是乳化剂又是固化剂。水性环氧固化剂的合成是以环氧树脂分子链为骨架结构，通过其环氧基去和多乙烯多胺的胺基反应来引入亲水链段，使其成为两亲性化合物，从而能够很好地乳化液态的低分子量环氧树脂。Ⅰ型水性环氧树脂体系的优点是可配成不含溶剂的水性环氧涂料，符合环保，而且涂膜的硬度增长也较快。其缺点是涂膜的表干时间长，体系的粘度随时间的延长而变大，适用期短，只有2~4h，并且在其适用期范围内流变性能也不稳定。

Ⅱ型水性环氧树脂体系是由水性环氧固化剂与高相对分子质量的固态环氧树脂乳液组成的。环氧树脂不溶于水，只溶于溶剂，因此必须在其分子链中引入亲水链段才能得到稳定的水性环氧乳液，实际中使用的绝大多数高相对分子质量的固态环氧树脂乳液都是以低相对分子质量的液态环氧树脂为基础原料。将含有聚氧化乙烯链段或者聚氧化丙烯链段等亲水链段引入到环氧树脂分子链中，再在助溶剂如乙二醇醚类的作用下加水分散即得稳定的水性环氧乳液，此法有溶剂的存在，会增大环保压力。

Ⅲ型水性环氧树脂体系是由水性环氧固化剂与低相对分子质量的液态环氧树脂乳液组成的，低分子量的液态环氧树脂乳液一般是在外加乳化剂的条件下通过相反转技术来制备。外加乳化剂给涂膜带来的缺陷，涂膜的表面会析出乳化剂分子。

Ⅳ型水性环氧树脂体系是由经过聚氨酯改性的环氧固化剂与水性环氧乳液组成的。用聚氨酯去改性环氧树脂固化剂的合成路线是先用聚氨酯的异氰酸酯基和聚醚多元醇的羟基发生反应，将亲水链段引入到聚氨酯的分子链中，得到聚氨酯预聚物，再将其和环氧树脂进行接枝反应，然后用三乙胺中和成盐，加水进行扩链反应。此法工艺复杂，成本高，并且存在废物处理不环保等问题。

发明内容