[發明專利]水性聚脲改性環氧乳液固化劑制備方法及應用

無效

• 申請號: 201110134842.2
• 申請日: 2011-05-23
• 公開（公告）號: CN102276781A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 劉曉非;吳博;劉運飛;支曉娜
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/58;C08G18/48;C08G59/50;C09D163/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明屬化工技術領域，具體涉及水性聚脲改性環氧乳液固化劑制備方法及應用。

背景技術

水性涂料以水為溶劑，使成膜物質均勻分散在水中，又稱作水基涂料或者乳膠涂料。它因具有來源廣、易于凈化、低成本、低粘度、良好的涂布適應和無毒性、無刺激、不燃性等特點，而成為“環境友好涂料”的主要發展方向。

這其中，水性環氧涂料具有諸多優點，如低VOC、較小氣味、使用安全、可用水清洗等，且具備優良的物理化學性能，因此被廣泛的應用。但該涂料在國內尚未大量應用，一個重要原因是與其配伍的固化劑仍然有局限性，所以固化劑的開發就成為了推廣水性環氧涂料的關鍵。

第一代水性固化劑是將環氧樹脂和伯胺、仲胺混和反應后，再將反應混和物與聚氧化乙烯系非離子表面活性劑或聚乙烯醇分散到水中，制得乳液型環氧樹脂固化劑，但由于含有大量游離的表面活性劑，與水性環氧樹脂固化成膜，它們與環氧樹脂的相容性差、使用壽命短、耐水性差。

此后又研發了第2代水性環氧固化劑，即采用相對低分子質量液體環氧與二乙烯三胺或多乙烯多胺反應，生成端氨基環氧-胺加成物，再經封端和成鹽工藝合成水溶性環氧固化劑。此種固化劑由于樹脂和固化劑的分布不均，導致漆膜不能形成有效的連續的網狀結構，影響了漆膜的使用性能。所以第2代水性環氧成膜后，很難達到溶劑型環氧的力學生能、耐化學腐蝕等基本性能。

本研究在第二代水性環氧固化劑的基礎之上，提出了利用聚脲改性水性環氧制備新的環氧固化劑的合成方法。

發明內容

本發明提出的水性聚脲改性環氧樹脂固化劑的制備方法是運用化學改性法，將親水鏈段、聚脲預聚體引入環氧樹脂，即聚脲改性水性環氧樹脂，本研制工作，通過聚脲對環氧樹脂的改性，增韌改善了環氧樹脂涂料性能。再與多胺加成，制備了具有自乳化性能的水性環氧固化劑，用其配制的涂料綜合性能優良，成本較低。

本發明的技術方案如下：

本發明的水性聚脲改性環氧樹脂固化劑，其特征是：不使用外加表面活性劑，增強了耐水性，并且不使用小分子多胺，提高了與環氧乳液的相容性，從而提高了漆膜性能。

本發明的水性聚脲改性環氧樹脂固化劑的制備方法，步驟如下：

(1)選取一種端氨基聚醚，滴加多異氰酸酯常溫反應得到聚脲，反應時間5～30min；端氨基與異氰酸酯基的摩爾比為1.5～2∶1；

(2)向(1)中產物滴加親水擴鏈劑與環氧樹脂E-44，升溫到60～80℃，繼續反應2～4h得到預聚體；環氧樹脂中的環氧基與氨基比為1∶1～1.5親水擴鏈劑添加量為環氧樹脂質量的5％～10％；

(3)選取二乙烯三胺，滴加等摩爾的單環氧化合物丁基縮水甘油醚，制備出封端產物；反應溫度為60～80℃，反應時間為1.5～2.5h；

(4)向(3)制備出的封端產物中滴加(2)制備出的預聚體，得到加成產物；封端產物與預聚體的質量比為1～2∶1，反應溫度為60～90℃，反應時間為1.5～2.5h；

(5)向(4)加成產物中滴加冰乙酸中和成鹽，然后加入水制備出水性聚脲改性環氧樹脂固化劑；其中加水稀釋至固含量為40～60％，反應溫度為60～90℃，反應時間為1.5～2.5h。

所述步驟(1)中采用的端氨基聚醚為聚醚胺D2000或聚醚胺D5000中的一種。

所述的多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二甲苯烷二異氰酸酯或六亞甲基二異氰酸酯中的一種。

所述步驟(2)中的親水擴鏈劑為水性甘氨酸、水性二乙醇胺中的一種。

本發明提出的水性聚脲改性環氧樹脂固化劑由于鏈段中引入了一種含非離子型親水鏈段的化合物，改善了固化物膜的脆性，與環氧乳液的相容性增強，提高了環氧乳液的韌性，同時使固化劑具有水溶性。而聚脲鏈段引入環氧樹脂使其固化后所得漆膜具有優越的耐水性、耐溶劑性、柔韌性，以及更高的強度，從而具備了聚脲的優良特性，克服了環氧樹脂本身的缺點。

所得水性環氧樹脂固化劑的物理性能參數：

與環氧乳液混合后成膜的性能參數如下：

此方法合成的固化劑，解決了第一代與第二代固化劑存在的問題，去除了小分子活性劑與小分子多胺，改善了固化劑與乳液的相容性，從而提高了涂膜的機械性能與耐水性能。

具體實施方式

下面通過實例對本發明作進一步詳細說明：

實施例1