[發明專利]一種零VOC水性環氧固化劑

有效

• 申請號: 201410037397.1
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103788343A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 劉志平;劉婭莉;王開吉;楊錦;賈元峰;呂冬福;曹銀祥;金土才
• 申請（專利權）人: 浙江環達漆業集團有限公司
• 主分類號: C08G59/50
• 分類號: C08G59/50;C08G59/20;C09D163/00;C09D7/12
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明屬于化工涂料領域，具體涉及一種水性環氧富鋅底漆用的零VOC水性環氧固化劑。

背景技術

目前我國正處于經濟建設飛速發展時期，鋼鐵在道路橋梁、海洋工程、船舶、石油化工、高鐵設施、風電設備、重型機械等以鋼結構為主的構筑物與設備中得到大量應用的同時大量設施因為腐蝕而報廢，因此金屬防腐成為目前面臨的一個十分緊迫的問題。涂裝防腐蝕涂料是防止金屬腐蝕最有效措施。環氧富鋅底漆由于兼具環氧樹脂優異的機械性能、耐化學性、柔韌性、高附著力、極低體積收縮率等性能和鋅粉優異的陰極保護作用，成為金屬防腐涂料中應用最大的品種。目前市場上使用的大部分為傳統溶劑型涂料，對施工人員健康有害并且嚴重污染環境。近年來隨著環保要求越來越高，比如2010年GB24409-2009《汽車涂料中有害物質限量》等一系列標準政策相繼強制執行，和人們環保意識的增強，開發環境友好水性環氧富鋅防腐涂料逐漸成為研究熱點。

水性環氧涂料由液體環氧樹脂乳液或環氧樹脂水分散體、水性環氧固化劑及顏填料組成。傳統水性環氧固化劑主要是多元胺，具有很多無法克服的缺點，能直接使用的很少，必須對其改性。過去主要通過在親水性多元胺分子上引入疏水性環氧樹脂鏈段，提高固化劑的乳化性及其與環氧組分的相容性，但是這種改性導致固化劑親水性下降，為提高固化劑的親水性需加入有機酸進行中和成鹽反應。如張良均等人在專利CN101649041B發明了一種自乳化水性環氧樹脂固化劑的制備方法，該方法通過有機酸中和封端成鹽實現固化劑的水性化。這種方法制備的水性環氧樹脂固化劑容易受到pH值影響，與顏填料混合時容易出現失穩現象；在金屬基體上進行使用時易出現閃銹現象，同時在涂膜制備過程中有機酸揮發在一定程度上污染環境。針對離子改性法出現的缺點，現在人們對多元胺改性主要集中在非離子改性法上，即在多元胺上引入親水的聚醚鏈段和疏水的環氧樹脂鏈段。目前國外對非離子型水性環氧固化劑的制備已有不少報道，國內科研機構和高校也進行了大量相關研究，但是制備過程復雜，反應難以控制，容易凝膠，制備過程中反應物粘度高，需要添加部分助溶劑；并且固化劑存儲期一般不長。如專利CN101613460B、CN101624385B、CN102492149B、CN102190800B等發明了各種非離子型水性環氧樹脂固化劑，但其制備過程中均不同程度上使用了一定量的有機溶劑。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種零VOC水性環氧固化劑，該固化劑不含溶劑，通過一定的制備方法得到，克服了現有固化劑制備過程復雜，反應難以控制，容易凝膠，制備過程中反應物粘度高，需要添加部分助溶劑、固化劑存儲期短、與顏填料混合后出現失穩的現象。

為實現上述發明目的，本發明的技術方案是：

一種零VOC水性環氧固化劑，組分及其質量百分比為：

各組分的質量百分比之和等于100%；

所述零VOC水性環氧固化劑通過以下方法制備得到：

（1）中間體的制備：將環氧樹脂和端環氧基縮水甘油醚按所述比例混合均勻并投入到反應釜中，邊通保護氣體邊升溫至110℃～160℃；然后滴加聚醚胺，滴加完畢后保溫3h-6h，直到胺基反應完全，最后冷卻至室溫得到中間體；

（2）環氧-胺加成反應：將胺類化合物加入反應裝置，邊通保護氣體邊升溫至60℃～90℃，然后逐漸滴加步驟（1）所述中間體；滴加完畢保溫3h-6h，直到環氧基團反應完全；然后減壓蒸餾除去過量胺類化合物，即得環氧-胺加成物；

（3）去離子水分散：將步驟（2）所述環氧-胺加成物投入到已通入60℃～90℃循環水的分散缸中，然后滴加去離子水并分散25min～40min，得水性環氧固化劑。

所述環氧樹脂優選為雙酚A型液體環氧樹脂或雙酚F型液體環氧樹脂。

所述端環氧基縮水甘油醚優選為以下產品中的一種：聚乙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、1，4-丁二醇二縮水甘油醚、1，6-己二醇二縮水甘油醚、三羥甲基三縮水甘油醚。

所述的聚醚胺優選為雙端氨基聚醚。

所述胺類化合物優選為以下產品中的一種：乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、聚醚二胺、羥乙基乙二胺、三甲基己二胺、苯二甲胺、間苯二胺、間苯二甲胺、異氟爾酮二胺、二氨基二苯基甲烷。

所述水性環氧樹脂固化劑優選的固含量為40%～60%，胺值優選為150～300mgKOH/g。

下面對本發明做進一步解釋和說明：

步驟（1）和步驟（2）的主要反應式如下：