零VOC高柔韌性水性環氧樹脂固化劑的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種零VOC高柔韌性水性環氧樹脂固化劑的制備方法。將多元胺升溫至50-70℃，攪拌條件下滴加雙端環氧基縮水甘油醚或其與環氧樹脂的混合物，1-2h內滴加完，繼續攪拌保溫反應3-4h，減壓蒸餾得中間體a；在50-70℃下向a滴加端環氧基縮水甘油醚，保溫2-3h得中間體b；向b中加入冰乙酸中和，再加去離子水分散，得水性環氧樹脂固化劑。本發明專利技術制備的水性環氧固化劑在過程中未添加任何有機溶劑，最終產品為零VOC高柔韌性環境友好型固化劑。采用二步擴鏈法所合成的一種室溫固化韌性水性環氧固化劑，具有制備工藝簡單、反應條件溫和等優點，較純環氧樹脂制備的中間體a粘度更小，柔韌性更佳。

【技術實現步驟摘要】
零VOC高柔韌性水性環氧樹脂固化劑的制備方法
本專利技術屬于涂料
，具體涉及一種水性環氧樹脂固化劑。
技術介紹
傳統的溶劑型涂料含有大量的可揮發有機化合物(VOC)，對人類自身和環境都會造成嚴重危害，環保型涂料代替溶劑型涂料成為必然。而水性涂料具有經濟、環保和安全等特點，符合當今的發展要求，其開發和推廣將成為熱點。環氧樹脂是一類具有良好粘結、電氣絕緣、耐腐蝕、高強度等性能的熱固性高分子合成材料，應用日益廣泛。水性環氧涂料由水性環氧樹脂分散體、水性環氧固化劑和顏填料組成。傳統的未改性的水性環氧固化劑主要是多元胺，存在反映速度快、不易控制、毒性大、配比要求嚴格易與空氣中的CO2和水反應等缺點，因此需要對其進行改性。如專利CN101613460B公開的制備非離子型水性環氧固化劑的方法中，使用可一定量的有機溶劑，并且制備過程復雜難以控制，制備過程中容易凝膠，以上缺點使其在實際應用時受到限制。又如現有技術中采用的聚醚胺類尤其是分子量較高的聚醚胺類固化劑，雖然其具有好的柔性，但是在溫度較低的情況下固化速度非常慢，對于強腐蝕介質(強酸、強堿等)等的耐受性能也不能滿足要求。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供一種零VOC高柔韌性水性環氧樹脂固化劑的制備方法，其不含溶劑且制備過程中不添加任何助劑，克服可現有固化劑制備過程的復雜、難以控制、柔性差等問題。為達到上述目的，采用技術方案如下：一種零VOC高柔韌性水性環氧樹脂固化劑的制備方法，包括以下步驟：1)中間體的制備：將多元胺升溫至50-70℃，攪拌條件下滴加雙端環氧基縮水甘油醚或其與環氧樹脂的混合物，1-2h內加完，繼續攪拌保溫反應3-4h，減壓蒸餾除去過量的多元胺得中間體a；2)伯胺基的封閉：在50-70℃下向上述中間體a滴加入端環氧基縮水甘油醚，保溫2-3h得中間體b；3)中和成鹽：向中間體b中加入冰乙酸中和成鹽，再加去離子水分散，得零VOC高柔韌性水性環氧樹脂固化劑。按上述方案，制備原料按質量份數計如下：多元胺30-100份；雙端環氧基縮水甘油醚或其與環氧樹脂的混合物25-52份；端環氧基縮水甘油醚23-78份；冰乙酸10-20份；去離子水60-118份。按上述方案，所述多元胺胺類為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、異氟爾酮二胺中的一種或任意混合。按上述方案，所述雙端基縮水甘油醚為1,6-己二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、環己二醇二縮水甘油醚、間苯二酚二縮水甘油醚中的一種。按上述方案，所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂E-44、E-51或二者的混合物。按上述方案，所述端環氧基縮水甘油醚為芐基縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、辛基縮水甘油醚、癸基縮水甘油醚、碳十二烷基縮水甘油醚。按上述方案，所述水性環氧固化劑的固含為50-70wt％，胺值為90-300mgKOH/g。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點：(1)本專利技術制備的水性環氧固化劑在過程中未添加任何有機溶劑，最終產品為零VOC高柔韌性環境友好型固化劑。(2)本專利技術利用1，6-己二醇二縮水甘油醚代替或部分代替環氧樹脂E-44，較純環氧樹脂E-44所制備對的固化劑其涂膜的柔韌性更佳。(3)本專利技術采用二步擴鏈法所合成的一種室溫固化韌性水性環氧固化劑，具有制備工藝簡單、反應條件溫和等優點。具體實施方式以下實施例進一步闡釋本專利技術的技術方案，但不作為對本專利技術保護范圍的限制。實施例1：在干燥氮氣的保護下，將三乙烯四胺投入到裝有回流冷凝管、溫度計及攪拌器的四口瓶中；水浴加熱，待溫度升至70℃時，勻速緩慢滴加預熱的E-44環氧樹脂和1,6-己二醇二縮水甘油醚的混合物，在1小時內滴加完畢后保溫4小時，減壓蒸餾脫去過量的三乙烯四胺，在1小時內緩慢滴加封端劑丁基縮水甘油醚，保溫3小時，加入冰醋酸中和后加水分散，出料得水性環氧固化劑a。其中所用各種原料的用量(質量/g)為：實施例2本實施例展示不同比例的環氧樹脂和1，6-己二醇二縮水甘油醚胺制備環氧固化劑，具體步驟為：在干燥氮氣的保護下，將二乙烯三胺投入到裝有回流冷凝管、溫度計及攪拌器的四口瓶中；水浴加熱，待溫度升至60℃時，勻速緩慢滴加預熱的E-44環氧樹脂和乙二醇二縮水甘油醚的混合物，在2小時內滴加完畢后保溫3小時，減壓蒸餾脫去未反應的二乙烯三胺，在1小時內緩慢滴加封端劑芐基縮水甘油醚，保溫2小時，加入冰醋酸中和后加水分散出料得水性環氧固化劑b。其中所用各種原料的用量(質量/g)為：實施例3本實施例展示使用不同的多元胺制備環水性氧固化劑，其具體步驟為：在干燥氮氣的保護下，將異氟爾酮二胺投入到裝有回流冷凝管、溫度計及攪拌器的四口瓶中；水浴加熱，待溫度升至60℃時，勻速緩慢滴加預熱的E-44環氧樹脂和新戊二醇二縮水甘油醚的混合物，在1.5小時內滴加完畢后保溫3.5小時，減壓蒸餾脫去未反應的異氟爾酮二胺，在1小時內緩慢滴加封端劑辛基縮水甘油醚，保溫2.5小時，加入冰醋酸中和后加水分散出料得水性環氧固化劑c。其中所用各種原料的用量(質量/g)為：實施例4本實施例展示不同牌號的環氧樹脂制備水性環氧固化劑，具體步驟為：在干燥氮氣的保護下，將三乙烯四胺投入到裝有回流冷凝管、溫度計及攪拌器的四口瓶中；水浴加熱，待溫度升至60℃時，勻速緩慢滴加預熱的E-51環氧樹脂和環己二醇二縮水甘油醚的混合物，在1小時內滴加完畢后保溫3小時，減壓蒸餾脫去未反應的三乙烯四胺，在1小時內緩慢滴加封端劑丁基縮水甘油醚，保溫2小時，加入冰醋酸中和后加水分散出料得水性環氧固化劑d。其中所用各種原料的用量(質量/g)為：實施例5本實施例展示不同封端劑制備環氧固化劑，具體步驟為：在干燥氮氣的保護下，將四乙烯五胺投入到裝有回流冷凝管、溫度計及攪拌器的四口瓶中；水浴加熱，待溫度升至70℃時，勻速緩慢滴加1,6-己二醇二縮水甘油醚，在2小時內滴加完畢后保溫3小時，減壓蒸餾脫去未反應的四乙烯五胺，在1小時內緩慢滴加封端劑癸基縮水甘油醚，保溫3小時，加入冰醋酸中和后加水分散出料得水性環氧固化劑e。其中所用各種原料的用量(質量/g)為：以上述水性環氧固化劑a、b、c、d和e的指標和與水性環樹脂乳液(如殼牌公司的3520，湛新公司的EP384W/53WAMP，陶氏公司的AEH-20)固化后涂膜性能分別列于表1中。表1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
零VOC高柔韌性水性環氧樹脂固化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟：1)中間體的制備：將多元胺升溫至50?70℃，攪拌條件下滴加雙端環氧基縮水甘油醚或其與環氧樹脂的混合物，1?2h內加完，繼續攪拌保溫反應3?4h，減壓蒸餾除去過量的多元胺得中間體a；2)伯胺基的封閉：在50?70℃下向上述中間體a滴加入端環氧基縮水甘油醚，保溫2?3h得中間體b；3)中和成鹽：向中間體b中加入冰乙酸中和成鹽，再加去離子水分散，得零VOC高柔韌性水性環氧樹脂固化劑。

【技術特征摘要】
1.零VOC高柔韌性水性環氧樹脂固化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟：1)中間體的制備：將多元胺升溫至50-70℃，攪拌條件下滴加雙端環氧基縮水甘油醚或其與環氧樹脂的混合物，1-2h內加完，繼續攪拌保溫反應3-4h，減壓蒸餾除去過量的多元胺得中間體a；所述的雙端環氧基縮水甘油醚為1,6-己二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、環己二醇二縮水甘油醚、間苯二酚二縮水甘油醚中的一種；2)伯胺基的封閉：在50-70℃下向上述中間體a滴加入端環氧基縮水甘油醚，保溫2-3h得中間體b；3)中和成鹽：向中間體b中加入冰乙酸中和成鹽，再加去離子水分散，得零VOC高柔韌性水性環氧樹脂固化劑。2.如權利要求1所述零VOC高柔韌性水性環氧樹脂固化劑的制備方法，其特征在于制備原料按質量份數計如下：多元胺30-100份；雙端環氧基...

【專利技術屬性】
技術研發人員：閆福安，范彩霞，
申請(專利權)人：武漢工程大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42