[发明专利]一种环氧固化剂及其制备方法及用途

说明书

本发明涉及一种低黏、含高交联密度点环氧固化剂及其制备方法和应用；采用包括如下各原料反应或添加制得：a)没食子酸环氧；b)多胺化合物，至少有4个及以上的活泼氢；c)单环氧化合物；d)无机金属盐，且金属阳离子对应的原子最外层电子层不含d电子层。本发明所得固化剂不仅具有良好的亲水效果和很低的黏度，无需开稀可直接使用，使其与环氧分散体混合的施工性好；并且具有四臂结构与环氧分散体固化交联时形成高的交联密度点，制备的漆膜非常致密，漆膜涂层具有及其优异的耐盐雾性和耐水性；而且，该固化剂的制备过程简单、条件温和、室温固化。

技术领域

本发明属于水性环氧涂层的技术领域，尤其涉及一种低黏、含高交联密度点环氧固化剂及其制备及应用。

背景技术

近些年来，随着科技日新月异的发展，环境问题面临严峻的考验。牺牲环境付出的代价越来越受到国家和人民的重视和关注，环保的意识在逐步增强，而涂料和胶黏剂就是对环境影响较大的产品之一。在涂料和胶黏剂行业，由于溶剂本身对人的呼吸系统、神经系统等方面带来的巨大危害，溶剂型涂料和胶黏剂已经逐步淡出舞台，而市场上正在掀起一场由油性产品转向水性产品的风暴，环氧涂料方面的趋势亦是如此。然而，相比于溶剂型涂料，水性涂料在诸多性能上相对存在不足，在一定程度上限制了其推广使用。对于水性环氧涂料而言，其耐盐雾性能不足的问题是影响其推广应用的核心因素，尤其是在重防腐领域的应用。因而，提升耐盐雾性能成为相关技术人员的研究热点。

由于水性环氧涂料自身无法建立起足够的强度，使得其单组分在集装箱、工程机械的涂层应用受到极大的限制，因此需要环氧固化剂的引入。环氧固化剂一般采用胺类固化剂或者改性胺类固化剂，利用活泼氢与水性环氧涂料的环氧基团开环反应，逐步建立起漆膜的强度，从而满足对其耐性和强度的要求。考虑到环氧固化剂和水性环氧涂料二者的配合使用，对于环氧固化剂而言，依旧需要进一步降低其VOC的含量，实现环保、健康的目的。

目前，实现水性环氧固化剂在水中分散的方式主要是通过非离子型亲水链段，常见的手段是在固化剂中引入氧化乙烯的聚醚链。基于此方法的水性环氧固化剂主要有两类：一类是酰胺类改性固化剂，另一类是环氧-胺加成改性固化剂。例如：

在专利文献CN1292008 A中涉及了酰胺类改性固化剂，其固化剂通过将聚乙二醇或聚(乙二醇-co-丙二醇)进行改性得到羧基封端的聚合物后，再与多胺进行酰胺化反应得到聚醚改性的酰胺类固化剂。该制备方法得到的固化剂为水分散体型，本身与环氧树脂的结构差距较大，两者的相容性存在一定问题；同时，羧基封端的聚乙二醇的氧化过程繁琐，合成相对麻烦，工业化上并不适合。

在专利文献CN103261317 A提出了基于乳化剂基础上改性的一种固化剂，由于乳液与固化剂结构较为类似，二者相容性较好，会具有明显的增稠现象和合适的使用窗口；但是该固化剂合成的结构较为复杂，需多步反应，且其中的部分原料制备较为麻烦，对工业化设备有较高要求。

为了实现固化剂的亲水性，专利文献CN1084864 A中提出了用氧化的聚乙二醇与多元胺反应制备聚酰胺类固化剂，其除了合成的技术难度外，还需外加催化剂以实现室温条件下的固化，尚不能解决无催化剂存在条件下的快干固化剂的情形。

而专利文献US4246148和US460840中公开了室温固化的水性环氧固化剂的制备方法，由于这两个专利涉及的多为脂肪族多胺的改性产物，也就意味着脂肪族多胺与双酚A型环氧树脂进行开环加成后所得产物的亲水性下降。为了保证该类固化剂能在水中有好的分散性，经常需向固化剂中添加有机酸(如乙酸)进行中和成盐，以提升亲水性。但是，有机酸的引入会导致金属涂膜产生闪锈，使涂层的性能下降。而且此类固化剂易受到pH变化的影响，比如，搭配碱性颜填料时容易出现失稳的现象。

为了提升固化剂的亲水性，在专利文献CN108250411 A中通过引入磺酸盐对多乙烯多胺进行改性，得到了具有亲水性的结构，但该固化剂结构中无环氧树脂结构，使得其与乳液混合时的相容性差，漆膜只能用于中度的防腐领域。