一种非离子型水性环氧固化剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及涂料，尤其涉及一种非离子型水性环氧固化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、环氧树脂因其高机械性能、低固化收缩率、优良的耐化学性和良好的加工性能而广泛应用于复合垫、粘合剂、涂料等领域。与溶剂基环氧树脂体系相比，水性环氧树脂体系具有低挥发性有机化合物、减少气味、降低可燃性和提高安全性的优点。水性环氧固化剂是决定双组分环境温度固化水性环氧树脂涂层性能的关键成分，是水性环氧树脂进入实质性应用阶段的基础，因此水性环氧固化剂的制备在工业领域得到了广泛的关注。与离子固化剂不同，非离子固化剂通过在固化剂中引入非离子亲水性链段，避免了向固化剂中引入有机酸而生产醋酸盐使得固化膜的耐腐蚀性和表面外观产生不利影响。与此同时，非离子型水性环氧固化剂可以显著解决固化膜的脆性和耐腐蚀性，并具有温和的合成工艺。

2、因此，提供一种制备工艺简单、能耗低的非离子型水性环氧固化剂对于水性环氧树脂的广泛应用具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种非离子型水性环氧固化剂及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种非离子型水性环氧固化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)扩链反应：将缩水甘油醚与小分子胺混合，反应得到多胺加成物；

5、(2)加成反应：将环氧树脂、丙二醇甲醚与多胺加成物混合，反应得到环氧-多胺加成物；

6、(3)封端反应：将环氧-多胺加成物与单环氧缩水甘油醚混合，反应得到非离子型水性环氧固化剂。

7、优选的，在上述一种非离子型水性环氧固化剂的制备方法中，所述步骤(1)中缩水甘油醚为丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的一种或几种；所述步骤(1)中小分子胺为n,n,n,n-四(3-氨基丙基)-1,4-乙二胺、n,n,n,n-四(3-氨基丙基)-1,4-苯二胺、n,n-二(3-氨丙基)乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、已二胺、丙二胺中的一种或几种。

8、优选的，在上述一种非离子型水性环氧固化剂的制备方法中，所述步骤(2)中环氧树脂为环氧树脂e-20、环氧树脂e-44、环氧树脂e-51中的一种或几种。

9、优选的，在上述一种非离子型水性环氧固化剂的制备方法中，所述步骤(3)中单环氧缩水甘油醚为苯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、异丙基缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚中的一种或几种。

10、优选的，在上述一种非离子型水性环氧固化剂的制备方法中，所述缩水甘油醚、小分子胺、环氧树脂、丙二醇甲醚、单环氧缩水甘油醚的质量比为15～30：5～30：5～20：5～20：9～20。

11、优选的，在上述一种非离子型水性环氧固化剂的制备方法中，所述步骤(1)～(3)中反应的温度独立的为50～80℃，所述步骤(1)～(3)中反应的时间独立的为1～3h。

12、本发明还提供了一种由上述非离子型水性环氧固化剂的制备方法制备得到的非离子型水性环氧固化剂。

13、本发明还提供了一种非离子型水性环氧固化剂在水性涂料中的应用。

14、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

15、1.本发明在小分子胺中伯胺的位置引入聚醚链段和双酚a链段，并调整合成多胺加成物的原料比，以柔性链段来提高最终形成固化剂的亲水性，解决了固化剂与环氧树脂或环氧乳液形成双层涂层的脆性，还有效调节了胺氢比例，使得后续成膜过程中更加稳定，其形成漆膜更加致密均匀，耐酸碱及耐水性能都得到提升。

16、2.本发明引入环氧树脂使得固化剂与环氧树脂或环氧乳液的相容性更强，并使得固化剂与环氧树脂或环氧乳液形成双层涂层的致密性更强，耐酸性能提升，水稀释性好，得到的涂膜具有优良的机械性能、耐水性以及耐腐蚀性。与此同时，使用单环氧缩水甘油醚作为封端剂，消耗剩余的伯胺氢，延长固化剂与环氧树脂或环氧乳液的熟化期，利于工人现场施工。

17、3.本发明所制备的水性环氧固化剂生产工艺温和，操作简单。固化剂外观呈清澈透明浅黄色，储存稳定性超过6个月，活泼氢当量在300g/eq左右。

技术特征：

1.一种非离子型水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的非离子型水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中缩水甘油醚为丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的一种或几种；所述步骤(1)中小分子胺为n,n,n,n-四(3-氨基丙基)-1,4-乙二胺、n,n,n,n-四(3-氨基丙基)-1,4-苯二胺、n,n-二(3-氨丙基)乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、已二胺、丙二胺中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的非离子型水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中环氧树脂为环氧树脂e-20、环氧树脂e-44、环氧树脂e-51中的一种或几种。

4.根据权利要求2或3所述的非离子型水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中单环氧缩水甘油醚为苯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、异丙基缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚中的一种或几种。

5.根据权利要求2或3所述的非离子型水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于，所述缩水甘油醚、小分子胺、环氧树脂、丙二醇甲醚、单环氧缩水甘油醚的质量比为15～30：5～30：5～20：5～20：9～20。

6.根据权利要求5所述的非离子型水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)～(3)中反应的温度独立的为50～80℃，所述步骤(1)～(3)中反应的时间独立的为1～3h。

7.权利要求1～6任一项所述的非离子型水性环氧固化剂的制备方法制备得到的非离子型水性环氧固化剂。

8.权利要求7所述的非离子型水性环氧固化剂在水性涂料中的应用。

技术总结
本发明属于涂料技术领域，公开了一种非离子型水性环氧固化剂及其制备方法和应用。本发明中非离子型水性环氧固化剂的制备方法，主要包括：缩水甘油醚与小分子胺反应得到多胺加成物；环氧树脂、丙二醇甲醚与多胺加成物反应得到环氧‑多胺加成物；将环氧‑多胺加成物与单环氧缩水甘油醚反应得到非离子型水性环氧固化剂。不仅通过引入柔性链段来提高最终形成固化剂的亲水性，并解决固化剂与环氧树脂或环氧乳液形成双层涂层的脆性，还有效调节了胺氢比例，使得后续成膜过程中更加稳定，其形成漆膜更加致密均匀，耐酸碱及耐水性能都得到提升；得到的涂膜具有优良的机械性能、耐水性以及耐腐蚀性。

技术研发人员：汪俊斌,刘冬立,刘胜普,邓煜东,闫磊
受保护的技术使用者：江苏富琪森新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13