[发明专利]一种环氧地坪封闭底漆用的曼尼斯碱固化剂及其制备方法

说明书

一种环氧地坪封闭底漆用的曼尼斯碱固化剂及其制备方法，将酚和催化剂置于高压反应釜中，在150~160℃下边搅拌边缓慢通入计量的加成反应物，釜内压力维持在0.4~0.5MPa，通完并保温1~2 h后，降温，加入碱液和饱和食盐水洗涤并静置分层数次，取上层液用无水硫酸钠干燥后得酚加成物；将酚加成物、多元胺和醛进行Mannich缩合反应合成一种低粘度的曼尼斯碱固化剂。与现有的酚醛胺固化剂相比不含游离酚，不需添加大量溶剂，更加绿色环保；与环氧树脂相容性好、固化反应温和，施工方便，养护期短；固化物具有优异的附着力、耐腐蚀性以及力学性能。

技术领域

本发明属于热固性树脂材料领域，具体涉及一种环氧地坪封闭底漆用的曼尼斯碱固化剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂是一类含有环氧基团的线型高分子材料，受温度的影响粘度范围变化很大具有热塑性的性质，本身不能单独使用，只有加入适量的固化剂与之发生化学反应形成具有三维网络结构的高分子材料，因表现出优异的粘接性能、力学性能、电绝缘性、热稳定性等，而被广泛应用于各行各业中。目前在环氧地坪行业中主要使用缩水甘油醚型环氧树脂，而固化剂的品种相对较多，主要是聚酰胺、酚醛胺以及芳香胺固化剂。环氧地坪封闭底漆需具备优异的粘结力、附着力、良好的耐水、耐油、耐酸碱性以及防渗透性等。聚酰胺挥发性低、毒性小，与环氧树脂的配比范围宽，固化物的收缩率低、具有优异的粘结性能、抗冲击性、电性能以及耐水性等。然而聚酰胺的粘度较大，为了保证施工时的流平性及渗透性，需添加大量的有机溶剂，造成环境污染以及对施工人员身体构成伤害，且固化反应速度偏慢，影响工期。酚醛胺固化剂(T31)因生产工艺简单、价格低廉被广泛使用，与环氧树脂的相容性好，固化物耐热性和耐腐蚀性俱佳。而分子结构中的弱酸性酚羟基对固化反应有促进作用导致放热峰较高，适用期较短，易爆聚，固化物脆性大、韧性差、易开裂、抗冲击性差，此外含有的游离酚具有一定毒性，产品的粘度偏大，影响施工性，同样需添加大量溶剂。为了降低酚醛胺的粘度以及改善其固化物的脆性，可添加一定量的糠醇或聚醚胺，也可以在酚醛胺分子结构中引入双环戊二烯或桐油等提高其固化物的韧性。芳香胺的碱性较弱且空间位阻较大与环氧树脂的反应活性较低，需加入固化反应促进剂，固化物的耐热性、耐油、耐酸、耐水性、力学性能以及电性能较好被广泛用于药厂、电厂等的环氧地坪中，但芳香胺的毒性较大，大多数是固体需添加大量的有机溶剂，且漆膜的附着力较差。曼尼期反应是指一类含有活泼氢的化合物与醛和胺发生三分子间的脱水缩合反应，生成含有胺的化合物，酚醛胺是典型的曼尼斯(Mannich)反应。通过分子结构设计，将醚键引入到具有活泼氢的化合物中，再与醛和多元胺经脱水缩合反应合成曼尼斯碱固化剂，从而降低酚醛胺的粘度及改善其与环氧树脂固化物的柔韧性；酚羟基比醇羟基易与环氧基的氧原子形成氢键促进开环固化反应，因此将酚羟基转变成醇羟基可降低曼尼斯碱与环氧树脂的反应活性，此外引入-CN也具有同样的效果。

发明内容

解决的技术问题：

本发明提供一种环氧地坪封闭底漆用的曼尼期碱固化剂及其制备方法，该固化剂与现有的酚醛胺固化剂相比不含游离酚，更加绿色环保。通过分子结构设计，将-O-键和-CN引入到曼尼斯碱固化剂中，降低酚醛胺的粘度，减缓其与环氧树脂的反应活性以及改善环氧固化物的柔韧性。

技术方案：

一种环氧地坪封闭底漆用的曼尼斯碱固化剂及其制备方法，制备步骤为：

(1)将酚和催化剂加入2L的高压不锈钢反应釜中，通入氮气置换空气3次，开动搅拌并缓慢升温至150～160℃，缓慢通入计量的加成反应物，釜内压力维持在0.4～0.5MPa，当反应釜内的压力不再下降时停止加热，加成反应结束，在该温度下继续保温1～2h后，通入冷却水降温至50～60℃后，加入碱液和饱和食盐水洗涤并静置分层数次，取上层液用无水硫酸钠干燥后得酚加成物。

(2)将酚加成物、多元胺混合搅拌均匀后，缓慢滴加醛，温度控制50～60℃，待滴加完醛后升温至85～95℃，反应3～4h后，减压蒸馏除去生成的水得曼尼斯碱固化剂。