[发明专利]一种水性环氧固化剂、其制备方法及应用和水性环氧涂料

说明书

本申请实施例提供一种水性环氧固化剂、其制备方法及应用和水性环氧涂料，涉及水性环氧涂料领域。本申请以亚胺和甲醛为原料制备一种水性环氧固化剂。本申请提供的水性环氧固化剂可催化水性环氧乳液中环氧基与环氧基之间进行开环固化，添加的水性环氧固化剂的质量为水性环氧乳液的质量的0.5～1％。利用本申请提供的水性环氧固化剂，能有效解决按照活泼氢当量与环氧当量的配比来添加大量的环氧固化剂的问题，从而降低制备水性环氧涂料的成本。

技术领域

本申请涉及水性环氧涂料领域，具体而言，涉及一种水性环氧固化剂、其制备方法及应用和水性环氧涂料。

背景技术

环氧树脂是指含有两个或多个环氧基，以脂肪族、脂环族或芳香族链段为主链的高分子预聚物，因其优异的附着力、电绝缘性、热稳定性和机械性能，在涂料等工业生产领域已得到广泛的应用。目前，溶剂型环氧涂料含有苯系等有机挥发物，会严重危害生态环境和人体健康，因此研究环氧涂料向无溶剂及水性方向发展是当今涂料行业的必然趋势，而水性环氧固化剂是水性环氧涂料的重要组成部分，并且对水性环氧涂料的最终性能起着决定性的作用。

现在研发出的水性环氧固化剂大多采用改性脂肪胺合成，其固化机理是通过固化剂结构中胺与环氧树脂结构中环氧基发生交联反应，形成网络状的空间结构，从而拥有良好的综合性能，但是这样就必须按照活泼氢(固化剂结构中的胺含有的活泼氢)当量与环氧当量的配比来进行添加，会造成环氧涂料中固化剂的添加量比较大，同时也提高了制备环氧涂料的成本。

基于上述，因此开发添加量较少的环氧固化剂，是目前急需解决的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种水性环氧固化剂、其制备方法及应用和水性环氧涂料，该水性环氧固化剂含有叔胺这一结构特征，可催化水性环氧乳液中环氧基与环氧基之间进行开环固化，该水性环氧固化剂的添加量为水性环氧乳液的质量的0.5～1％，添加量较少，从而降低了制备水性环氧涂料的成本。

第一方面，本申请实施例提供了一种水性环氧固化剂，主要是将30重量份甲醛溶液和/或甲醛聚合物加入到44～1000重量份亚胺中，进行反应得到。

在上述实现过程中，通过此种形式，亚胺的胺基与甲醛反应后形成具有通过甲基连接两个叔胺结构的水性环氧固化剂；在叔胺的作用下，环氧乳液的环氧基之间按阴离子逐步聚合反应进行开环均聚，这是由于叔胺中的氮原子具有很强的电负性，容易攻击环氧基上的碳原子而形成氧负离子，氧负离子能连续地与另一个环氧基开环反应，最后生成网状或体型结构的大分子。

在一种可能的实现方式中，亚胺的结构通式为：

其中n≥0，R为H或C1～5链长的烷基，R¹、R²分别独立地为C1～10链长的烷基，亚胺选自具有所述结构通式的化合物中的一种或多种。

在上述实现过程中，亚胺的结构通式属于仲胺，仲胺的胺基具有较强的亲核性，与甲醛发生亲核反应形成具有通过甲基连接两个叔胺结构的水性环氧固化剂，无需添加其他的溶剂来促进反应。

在一种可能的实现方式中，亚胺包含选自乙烯亚胺、环丁亚胺、四氢吡咯、哌啶、环己亚胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二戊胺、二己胺和二庚胺组成的组合中至少一种。

在上述实现过程中，亚胺可提供具有亲核性的氮原子与甲醛的羰基进行反应形成具有通过甲基连接两个叔胺结构的水性环氧固化剂，从而起催化作用，并且相较于只含有一个叔胺结构的固化剂，其催化作用有效增强。

在一种可能的实现方式中，甲醛包含选自质量分数1～40％的甲醛水溶液和多聚甲醛固体组成的组合中至少一种。

在上述实现过程中，甲醛可提供羰基与亚胺的胺基进行反应形成具有通过甲基连接两个叔胺结构的水性环氧固化剂，从而起催化作用。