一种水性环氧固化剂及其制备方法与流程

本发明涉及环氧固化剂，具体地说，涉及一种水性环氧固化剂及其制备方法。

背景技术：

1、水性双组分环氧防腐涂料因其具有优异的附着力、耐冲击、防腐性和耐化学品性，获得工程机械、汽车零部件等市场广泛认可。水性环氧固化剂作为水性环氧涂料的重要组成部分，很大程度上决定着涂料的涂膜性能。当前的水性非离子型环氧固化剂，大多采用多胺为起始剂，用双酚a环氧树脂和聚醚二缩水甘油醚扩链，最后用单环氧化合物封端制备得到。采用此种制备方法，其材料选择相对较少，hlb平衡的同时，较难调整分子结构中刚性结构和长链结构的比例，在高颜基比水性双组分环氧涂料使用中，难以得到硬度柔韧性兼具且耐水耐盐雾优秀的漆膜。

2、公开号为cn111333818a的专利，公开了一种无溶剂水性环氧固化剂及其制备方法，其为使固化剂结构排列规整，具有优良的自乳化能力，因而生产工艺必须分别制备亲水部分和亲油部分，再将前述两者按比例反应，在反应过程中，需配置多套设备，成本高；除此之外，该专利提供的固化剂，若要做到无溶剂合成、高固低粘，则需要求目标合成材料的刚性结构少、分子量小，而这样的目标合成物更适用于ⅰ型环氧树脂涂料，而ⅰ型环氧树脂涂料的体系适用期短，影响施工性。若将其应用于ⅱ、ⅲ型环氧树脂涂料，体系适用期会变长，但由于其是搭配已乳化后的环氧树脂使用，则会使体系中亲水结构变多，导致耐水耐盐雾变差；这是因为分子量偏小，造成漆膜干燥较慢，初期硬度较低。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题：

2、目前国内的水性双组分环氧防腐涂料，环氧部分绝大多数使用的是外加反应型乳化剂，利用相反转法制备的环氧乳液，为了保证充分固化、合适的交联密度和较长的适用期，一般大比重使用固体双酚a环氧树脂(环氧值在0.12～0.22)，这类环氧树脂的分子量偏大，软化点偏高，刚性较强，兼具一定的柔韧性。在工程机械、汽车零部件等应用邻域，水性双组分环氧防腐涂料一般用作底漆和中间漆，其颜基比偏高，要求漆膜有一定柔韧性的同时具有一定的早期硬度，以利于打磨。所以需要双组分环氧防腐涂料具备优异的施工性，成膜物质能提供优秀的韧性，耐冲击性和稍快的硬度增长。即要求搭配的水性环氧固化剂具有优秀成膜性、韧性和一定的刚性结构，合适的活性且较大的分子量。

3、本发明采用的技术方案：

4、针对上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种水性环氧固化剂及其制备方法。

5、具体内容如下：

6、一种水性环氧固化剂，如式(i)所示：

7、

8、r1为h或me；

9、r2为碳原子个数为2～20的支链或带支链的烷基或环状烷基；

10、r3为h或m2；

11、n＝1～3；m＝6～34。

12、本发明中，式(i)所示的物质的原料包括丙烯酸酯和多胺，丙烯酸酯与多胺的摩尔比为1:1.0～3.5；丙烯酸酯如式(a)所示：

13、

14、r1为h或me；

15、r2为碳原子个数为2～20的支链或带支链的烷基或环状烷基。

16、进一步地，式(a)所示的物质包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、2-苯氧乙基甲基丙烯酸酯、2-(2-乙氧乙氧基)乙基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯中的至少一种。

17、本发明中，式(i)所示的物质的原料包括二丙烯酸酯和多胺，二丙烯酸酯与多胺的摩尔比为1:2.0～3.5；二丙烯酸酯如式(b)所示：

18、

19、r1为h或me；

20、r2为碳原子个数为2～20的支链或带支链的烷基或环状烷基。

21、进一步地，式(b)所示的物质包括乙氧化双酚a二甲基丙烯酸酯(bpa2eodma、bpa4eodma)、2-丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-环己烷二甲醇二丙烯酸酯中的至少一种。

22、本发明中，式(i)所示的物质的原料包括聚醚二缩水甘油醚和多胺，聚醚二缩水甘油醚和多胺的摩尔比为1:3.0～5.5；聚醚二缩水甘油醚如式(c)所示：

23、

24、r1为h或me；

25、m＝6～34。

26、进一步地，式(c)所示的物质包括聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的至少一种；聚乙二醇二缩水甘油醚的环氧值为0.14～0.67；聚丙二醇二缩水甘油醚的环氧值为0.28～0.36。

27、本发明中，多胺包括二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种。

28、第二，本发明提供了一种前述提及的水性环氧固化剂的制备方法，包括如下步骤：

29、s1氮气气氛下，溶剂体系中，式(a)所示的物质滴加入多胺中，经反应，得到产物一；

30、s2式(b)所示的物质滴加入产物一中，经反应，得到产物二；

31、s3式(c)所示的物质滴加入产物二中，经反应，得到产物三；产物三加水稀释得到水性环氧固化剂。

32、进一步地，(1)s1中，反应温度为40～80℃，滴加时间为1～5h，反应时间为2～24h；

33、(2)s2中，反应温度为40～80℃，滴加时间为1～5h，反应时间为2～24h；

34、(3)s3中，反应温度为40～80℃，滴加时间为1～5h，反应时间为2～24h；

35、(4)s3中，反应终点通过测试胺值确定；

36、(5)s1中，溶剂体系包括助溶剂，助溶剂包括丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇丙醚、乙二醇叔丁基醚、丙二醇乙醚中的至少一种。

37、本发明采用的技术机理及有益效果：

38、(1)本发明提供的水性环氧固化剂制备工艺简单，无需合成半成品，能耗低，操作简单安全。

39、(2)本发明提供的水性环氧固化剂的制备方法，先将多元胺与丙烯酸酯michael加成反应，再用二元丙烯酸脂michael加成扩链，引入疏水部分，最后加入聚醚二缩水甘油醚，引入亲水结构再扩链，制得一种非离子型水性环氧固化剂。该固化剂分子量大，多胺上的伯胺全部反应完，与水性环氧乳液有良好的相容性，适用期长，初期硬度增长快。

40、(3)本发明提供的水性环氧固化剂通过控制亲油基中刚性结构和长链结构的比例，平衡双组分环氧固化剂的韧性和刚性，得到的双组分水性环氧漆膜韧性好、耐冲击性好，耐水耐盐雾佳。

技术特征：

1.一种水性环氧固化剂，其特征在于，如式(i)所示：

2.根据权利要求1所示的水性环氧固化剂，其特征在于，式(i)所示的物质的原料包括丙烯酸酯和多胺，丙烯酸酯与多胺的摩尔比为1:1.0～3.5；丙烯酸酯如式(a)所示：

3.根据权利要求2所述的水性环氧固化剂，其特征在于，式(a)所示的物质包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、2-苯氧乙基甲基丙烯酸酯、2-(2-乙氧乙氧基)乙基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的水性环氧固化剂，其特征在于，式(i)所示的物质的原料包括二丙烯酸酯和多胺，二丙烯酸酯与多胺的摩尔比为1:2.0～3.5；二丙烯酸酯如式(b)所示：

5.根据权利要求4所述的水性环氧固化剂，其特征在于，式(b)所示的物质包括乙氧化双酚a二甲基丙烯酸酯、2-丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-环己烷二甲醇二丙烯酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的水性环氧固化剂，其特征在于，式(i)所示的物质的原料包括聚醚二缩水甘油醚和多胺，聚醚二缩水甘油醚和多胺的摩尔比为1:3.0～5.5；聚醚二缩水甘油醚如式(c)所示：

7.根据权利要求6所述的水性环氧固化剂，其特征在于，式(c)所示的物质包括聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的至少一种；聚乙二醇二缩水甘油醚的环氧值为0.14～0.67；聚丙二醇二缩水甘油醚的环氧值为0.28～0.36。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的水性环氧固化剂，其特征在于，多胺包括二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于，包括特征(1)至(5)中的至少一个：

技术总结
本发明涉及环氧固化剂技术领域，公开了一种水性环氧固化剂及其制备方法，先将多元胺与丙烯酸酯Michael加成反应，再用二元丙烯酸脂Michael加成扩链，引入疏水部分，最后加入聚醚二缩水甘油醚，引入亲水结构再扩链，制得一种非离子型水性环氧固化剂。该固化剂分子量大，多胺上的伯胺全部反应完，与水性环氧乳液有良好的相容性，成膜性好，适用期长，初期硬度增长快。本发明提供的水性环氧固化剂通过控制亲油基中刚性结构和长链结构的比例，平衡双组分环氧固化剂的韧性和刚性，得到的双组分水性环氧漆膜韧性好、耐冲击性好，耐水耐盐雾佳。

技术研发人员：管莹,闫辉,陆小辉
受保护的技术使用者：绵阳华远同创科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17