[發明專利]非離子型自乳化水性環氧固化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 200910040473.3
• 申請日: 2009-06-23
• 公開（公告）號: CN101624385A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 鄒海良;張亞峰;鄺建政;徐宇亮;劉軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州化學研究所
• 主分類號: C07D303/24
• 分類號: C07D303/24;C07C217/28;C07C213/04;C08K5/16;C08L63/00;C08L63/02;C09D163/00;C09D163/02;C09J163/00;C09J163/02;C04B28/00;C04B16/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 裘 暉;楊曉松

技術領域

本發明屬于環氧固化劑領域，具體涉及一種非離子型自乳化水性環氧固化 劑及其制備方法與應用。

背景技術

上世紀50年代以來，環氧樹脂憑借其優異的力學性能、粘接性能、電絕 緣性能、加工性能以及耐化學性質，廣泛應用于涂料、粘合劑、熱固性樹脂以 及建筑工程中的防水堵漏材料和灌漿材料等工業領域。常用的環氧樹脂是油溶 性的，使得其在制備涂料，粘合劑，灌漿材料的工程中需要加入大量的有機溶 劑，而這些有機溶劑不僅僅價格高，而且具有揮發性，容易對環境和施工人員 的身體健康造成危害。近年來，不含或者少含揮發性有機化合物(VOC)，以 及不含有害空氣污染物(HAP)的體系已經成為新型環氧樹脂材料的研究方向。

環氧樹脂水性化的方法主要有三種，第一種：加入表面活性劑作為外加的 乳化劑，對環氧樹脂和固化劑進行乳化，這種方法雖然能夠制得水性的環氧樹 脂體系。但是由于外加的乳化劑與環氧樹脂體系的相容性不是很好，所以會對 環氧樹脂固化后的力學性能造成很大的傷害。第二種：通過在環氧樹脂分子中 引入親水性的基團，制備出一種親水性好的環氧樹脂，使得它具有自乳化功能。 第三種：通過固化劑分子中引入具有表面活性的分子鏈段，使它既具有固化劑 的作用，又具有乳化劑的作用，從而制備出一種與環氧樹脂具有良好相容性和 自乳化效果的水性環氧樹脂固化劑。這三種方法制備出的環氧樹脂涂料都是水 溶性的，其中第三種方法提到的水性固化劑的實際應用意義更大。因為水溶性 環氧樹脂一般要在環氧樹脂分子結構上引入親水性基團，而在一般情況下，通 過這一化學接枝，勢必會改變環氧樹脂的分子機構，從而減少環氧官能團的數 目和活性，不利于固化之后的力學性能。所以國內外已經開始把水性環氧樹脂 研究重點轉移到水性環氧固化劑這一方向來。

對于水性環氧固化劑的研究，國內外已取得了一定的成就，不少產品已實 現工業化。

而關于非離子型自乳化水性環氧樹脂固化劑的報道較少。在國外，美國專 利申請公開說明書US005567748A，US?006277928A，US?006653369A等公開 了各種非離子型環氧樹脂固化劑的配方，但是這些方法合成固化劑的所選用的 原材料價格較貴，制備工藝比較復雜，成本較高，而且分子量較大乳化效果差。

在國內，早期的咪唑啉型環氧固化劑也是一種非離子型的固化劑，但是這 種固化劑不適合水性涂料，而且比較昂貴，因此很少在實際工程中使用。華南 理工大學化學工程所的周繼亮等(非離子型自乳化水性環氧固化劑的合成與性 能.高校化學工程學報.2006，20(1)：94-99)采用二次擴鏈的方法，制得了一種具 有自乳化型的非離子型環氧樹脂固化劑，用該固化劑制得的水性涂料具有良好 的力學性能和表干時間，從而填補了國內在非離子型水性環氧樹脂方面的空 白。但是該固化劑由于二次擴鏈，使得制備出來的固化劑的分子量較大，整個 體系的黏度也變大，從而導致制得的用該固化劑制備出來的水性涂料的流平效 果不好。且由于分子量和黏度較大的原因，使得該水性固化劑對環氧樹脂的乳 化效果不是很好，乳化顆粒也會變得較大，從而導致在固化的過程中，固化劑 顆粒在環氧樹脂中的遷移速度較慢，很難在固化完全之前遷移到環氧樹脂顆粒 中間去，所以固化不是很完全。另外周繼亮等制備的該種固化劑在結構上，其 親水性基團在兩端，而疏水性鏈段嵌在中間，從而使得該類型的固化劑的表面 活性作用不是很強，所以其自乳化效果不是很好。

發明內容

針對現有環氧固化劑的缺點，發明的目的是提供一種新型的、自乳化效果 更好的、低分子量的非離子型水性環氧固化劑。

本發明的另一目的是提供上述環氧固化劑在環氧材料制造領域的應用。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：

首先提供了一種雙環氧基化合物，是用疏水烷基胺與雙縮水甘油醚反應得 到的產物，其主鏈的兩端為環氧基，支鏈為疏水烷基。

本發明還提供了上述雙環氧基化合物的優選的制備方法，包括以下步驟：

將雙縮水甘油醚升溫至50℃～60℃；再緩慢地滴入溶于溶劑的疏水烷基 胺溶液，1～2個小時內滴加完畢；滴加結束后升溫至70℃～80℃，反應3～4 個小時；所述雙縮水甘油醚與長鏈烷基胺的摩爾比為2∶1～2.5∶1；