[發明專利]一種水性二聚酸酰胺固化劑、制備方法及其應用

無效

• 申請號: 200710132028.0
• 申請日: 2007-09-10
• 公開（公告）號: CN101157754A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 姚成;王小娟
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C08G69/26
• 分類號: C08G69/26;C09D7/12;C09D163/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 郭百濤

技術領域

本發明涉及一種固化劑、制備方法及其應用，更具體地說涉及一種水性二聚酸酰胺固化劑、制備方法及其應用。

背景技術

聚酰胺是分子中包含酰胺結構的高聚物，聚酰胺具有以下優良性能：

①、具有較好的柔軟性，耐摩擦，抗蠕變性能好；②聚酰胺能大大降低表面張力，沿著界面形成分子膜，能很好的浸潤固體表面，提高粘接力，具有優良的耐水性和耐藥品性；③高胺值的聚酰胺可較好的分散于水中溶解；④聚酰胺作為環氧乳液涂料固化劑，顯示出優良的乳化及成膜能力；⑤使用聚酰胺固化環氧樹脂固化收縮率小，低于0.03％，固化物尺寸穩定性好，機械強度高。

水溶性聚酰胺固化劑，與環氧樹脂水乳液復配成雙組分環氧涂料，從而解決了溶劑型涂料因含有大量有機溶劑而給生態環境帶來的危害，而且水性涂料是無毒，無污染的環保型涂料，降低有機化合物的揮發量(VOC)，它還具有價格低廉，儲運安全等優點。水性環氧樹脂體系，廣泛應用于罐頭涂料、內外墻乳膠漆、防腐涂料、地坪涂料等。

目前常用的水性環氧固化劑主要為改性胺類固化劑，它可分為三類：(1)酰胺基胺，主要是C₁₈脂肪酸和多元胺縮聚產物；(2)聚酰胺，主要是C₃₆二聚酸和多乙烯多胺縮聚產物；(3)胺加成物，主要是胺與環氧加成物。水性環氧樹脂固化劑常用的胺主要是脂肪族多胺，間苯二胺，曼尼基堿，聚氧乙烯二胺等。但這三類固化劑與環氧樹脂相容性差，需進行改性提高其與環氧樹脂的相容性以提高其固化性能。最常用的改性方法是降低固化劑中伯胺的含量。

美國專利4246148報道了采用低分子量環氧樹脂與多乙烯多胺反應生成端胺基環氧一胺加成物，再用單環氧化合物將其封端，并用醋酸中和部分的仲胺以調節固化劑的HLB值和降低固化劑的反應性，延長適用期。美國專利4197389則利用環氧樹脂與聚乙二醇反應生成端環氧化合物，再與間苯二甲胺反應，再經封端成鹽得到改性固化劑產品。由于這類固化劑均需依靠成鹽來降低反應活性和增加水溶性和穩定性，但多余的有機酸會降低涂膜的耐水性和耐蝕性，在金屬上使用易出現閃銹，對鋼鐵有一定的腐蝕作用，因此不宜用于鋼鐵構件上。美國專利4541958報道了一種水性環氧樹脂固化劑，其固體含量可以達到60％，主要通過一種多胺化合物，其結構式如下：

和羧酸主要包括多元羧酸、二元羧酸和單酸反應，在溫度為160～250℃生成一種酰胺化胺化合物。該固化劑用來固化環氧樹脂所制成的膜具有良好的耐化學藥品性，高的膠粘性能，但其膜的硬度稍差，只能達到H。

目前雙組分室溫固化水性環氧樹脂涂料已應用到普通溶劑型環氧樹脂涂料所涉及的各個領域，尤其是水性環氧涂料已成為溶劑型環氧樹脂涂料的理想替代品。固化劑的性質對涂膜的物理和化學性能有著至關重要的影響，因此開發一種用于水性環氧涂料的水性二聚酸酰胺固化劑及其制備方法可以解決現有實際中存在的問題，擴大水性環氧涂料的應用。

發明內容

本發明解決了上述現有技術中存在的不足和問題，提供了一種水性二聚酸酰胺固化劑。

同時本發明還提供了該固化劑的制備方法及其在水性環氧涂料中的應用。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明的水性二聚酸酰胺固化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將二聚酸和哌嗪衍生物加入反應釜中，在攪拌和回流的條件下逐漸升溫至100～150℃，升溫過程中不斷攪拌，使兩組分充分混合，得到淺黃色澄清溶液，其中二聚酸和哌嗪的摩爾比例為1∶1～1∶4；優選二聚酸和哌嗪的摩爾比例為1∶2～1∶4；

(2)控制反應溫度在100～150℃條件下，緩慢回流2～4小時，使得二聚酸和哌嗪衍生物低溫成鹽；反應溫度優選為140～150℃，回流時間優選為3～4小時。

(3)然后加熱當反應釜的溫度達到150～180℃時，水在室溫開始被分出，繼續升溫至210～240℃，在此溫度下保溫反應2～4小時直到水分被全部蒸出，繼續回流0.5小時，停止加熱；保溫時反應溫度優選為230℃。

(4)溫度降低至100℃時開始減壓蒸餾并開啟加熱，當溫度回升到110℃時，哌嗪衍生物開始被蒸出，繼續升溫至210～240℃，在此溫度下保溫反應1～2小時，基本無哌嗪衍生物蒸出時，繼續回流0.5小時，停止加熱；

(5)真空狀態下冷卻反應產物，當溫度降至150℃，倒出反應產物，得到棕紅色的聚酰胺固化劑；