[发明专利]苯胺三聚体改性磺酸盐型水性环氧固化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种苯胺三聚体改性磺酸盐型水性环氧固化剂及其制备方法，属于高分子材料领域，采用化学氧化法制备出可溶性苯胺三聚体，再以苯胺三聚体、单环氧封端剂、脂肪胺为原料反应得到苯胺三聚体和脂肪胺的单封端混合产物，将产物与氨基磺酸盐混合后再与环氧树脂进一步反应合成苯胺三聚体改性磺酸盐型水性环氧固化剂。所述环氧固化剂具有水可分散性，粘度较低，因此可在无稀释剂的条件下稳定储存。本发明工艺简单，反应易于控制，由所述固化剂固化所得的环氧涂膜硬度高、耐冲击性强、光泽度好、附着力达到0级、铅笔硬度为2‑3H，耐酸碱腐蚀性良好。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种苯胺三聚体改性磺酸盐型水性环氧固化剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂作为一类具有优良的物理机械、电绝缘、耐化学腐蚀、耐热等性能的热固性材料，已广泛应用于建筑、化工、交通、电子等各个领域。其中水性环氧固化剂作为水性环氧树脂进入实际生产应用阶段的关键，是近年来的研究热点。目前，水性环氧固化剂的制备方法可分为阳离子型和非离子型，其中阳离子型水性环氧固化剂常用有机酸中和成盐制得，但是过量有机酸的存在会降低涂料的成膜性能，且涂敷在金属制件上易产生闪锈，非离子型水性环氧固化剂受含聚氧乙烯醚链段的化合物分子量影响，产物粘度往往较大，导致流动性变差，限制了产物的最终应用。而磺酸盐则属于强酸强碱盐，具有很强的亲水性，从而合成的固化剂具有良好的稳定性。国内外针对磺酸基基团应用于水性聚氨酯涂料的研究较多，但对磺酸盐型水性环氧固化剂的报道较少。

金属材料作为社会经济发展必需品在各行各业大量使用，但是在使用过程中因金属腐蚀带来的危害及损失也不计其数，喷涂防腐涂层是目前金属保护最为经济有效的措施。与传统溶剂型环氧防腐涂料相比，水性环氧防腐涂料的防腐性能相对较差，常常通过添加功能性填料来提高涂层防腐性能、达到延长涂层防腐周期的目的。

聚苯胺(PANI)由于具有优异的防腐性能，抗孔蚀、抗划伤能力极强，是作为防腐填料添加到涂料中实现其防腐功能的主要途径，但由于其分子链上具有特殊的刚性共轭结构，导致其不溶不熔，使得PANI难以实现大规模的产业化。据报道，苯胺低聚体在保留优异防腐性的同时，还具有良好的溶解性。因此开发苯胺低聚体作为防腐填料或改性材料具有良好的市场前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种苯胺三聚体改性磺酸盐型水性环氧固化剂及其制备方法，以解决现有技术中没有开发出苯胺低聚体作为防腐填料或改性材料的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种上述苯胺三聚体改性磺酸盐型水性环氧固化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将盐酸溶液溶解的对苯二胺硫酸盐加入容器A中，降温至-5℃后加入过硫酸铵并搅拌均匀，然后快速加入苯胺溶液，保持体系温度在-5-0℃之间反应1h，反应结束后，分别用氨水溶液及去离子水对产物进行过滤洗涤，直至滤液呈中性，将固体产物干燥后即得苯胺三聚体(AT)。

步骤二、分别将脂肪胺及含苯胺三聚体(AT)的丙二醇甲醚溶液加入容器B中，升温至60-70℃，加入单环氧封端剂，保持温度不变继续反应3-4h即得脂肪胺和苯胺三聚体(AT)的单封端混合产物；

步骤三、在步骤二制备的单封端混合产物中加入氨基磺酸盐(PPS)，搅拌均匀后滴加丙二醇甲醚溶解的环氧树脂E-51，并升温至65-70℃反应2-3h；

步骤四、减压蒸馏出溶剂中的丙二醇甲醚，然后降温至40-60℃，滴加去离子水，高速搅拌20-40min，制备出固含量为50～70％的苯胺三聚体改性磺酸盐型水性环氧固化剂。

进一步，步骤一中所述盐酸溶液中盐酸浓度和氨水溶液中氨水的浓度分别为1mol/L及10％；所述苯胺三聚体中对苯二胺、苯胺和过硫酸铵的摩尔比为0.8-1.1:2-3:0.8-1.2。