[發(fā)明專利]一種具有Gemini表面活性劑結(jié)構(gòu)的非離子型自乳化水性環(huán)氧固化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410452567.2
• 申請(qǐng)日: 2014-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN104262589A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高南;馬超;張虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州秀珀化工股份有限公司
• 主分類號(hào): C08G59/64
• 分類號(hào): C08G59/64;C07C217/28;C07C213/04
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 鄭瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有Gemini表面活性劑結(jié)構(gòu)的非離子型自乳化水性環(huán)氧固化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的附著力、耐輻射性、熱穩(wěn)定性、耐酸堿性、絕緣性及高機(jī)械強(qiáng)度等特性，因而賦予了環(huán)氧涂料優(yōu)異的物理化學(xué)性能，使其成為涂料工業(yè)中的支柱產(chǎn)品之一。近年來，隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐漸提高，對(duì)于有機(jī)溶劑給生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的嚴(yán)重危害日益警惕；有關(guān)控制揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的法令的頒發(fā)，使得涂料工業(yè)正向低VOC、低HAP、高效、節(jié)能、生態(tài)方向發(fā)展。水性環(huán)氧涂料由于具有以水作為分散介質(zhì)，不含有機(jī)溶劑或揮發(fā)性有機(jī)物含量低，對(duì)空氣和周圍環(huán)境不造成污染，且價(jià)格低廉，施工時(shí)不需要專門的設(shè)備、可在室溫或潮濕環(huán)境下進(jìn)行固化，固化后涂膜附著力好、收縮性小等特點(diǎn)，倍受青睞；因而研發(fā)環(huán)保型高性能水性環(huán)氧涂料的便成為科研工作者的共識(shí)。然而在水性環(huán)氧涂料體系中，固化劑的性質(zhì)對(duì)涂膜的物理和化學(xué)性能有著至關(guān)重要的影響，是決定涂料的關(guān)鍵因素之一，開發(fā)新型的水性環(huán)氧固化劑即便意味著新品種的水性環(huán)氧涂料問世，因此近年來對(duì)水性環(huán)氧固化劑的研發(fā)已成為國(guó)內(nèi)外業(yè)內(nèi)人士競(jìng)相爭(zhēng)奪的領(lǐng)域。

歐美發(fā)達(dá)國(guó)家自上世紀(jì)六十年代開始著手于水性環(huán)氧體系的研究，對(duì)水性環(huán)氧固化劑的研究也較早；而國(guó)內(nèi)則相對(duì)較晚，對(duì)于先進(jìn)水性環(huán)氧技術(shù)的應(yīng)用也相對(duì)滯后。水性環(huán)氧體系的發(fā)展經(jīng)歷更新替代的三個(gè)階段，這個(gè)過程也同時(shí)促進(jìn)著科研工作者對(duì)高效水性環(huán)氧固化劑的不斷探索。

Ⅰ型體系中的水性環(huán)氧固化劑，主要是將多胺固化劑進(jìn)行擴(kuò)鏈、成鹽等一系列改性作用，在分子結(jié)構(gòu)中引入具有表面活性劑的鏈段，使其成為兩親性分子，固化劑起到乳化和固化環(huán)氧樹脂的雙重作用；同濟(jì)大學(xué)陶永忠等人將低相對(duì)分子質(zhì)量液體環(huán)氧樹脂與聚乙二醇反應(yīng)生成端環(huán)氧化合物，再與三乙烯四胺反應(yīng)生成端胺基環(huán)氧―胺加成物，再用單環(huán)氧化合物封端，最后用醋酸中和成鹽，制備Ⅰ型水性環(huán)氧固化劑，但固化劑需成鹽使其不適用于金屬物件上，耐腐蝕性較差，且體系適用期短。Ⅱ型體系中的水性環(huán)氧固化劑則主要是采用嵌有親水性聚氧乙烯鏈段的脂肪胺與環(huán)氧樹脂制得的環(huán)氧—胺類固化劑，或采用嵌有親水性聚氧乙烯鏈段的脂肪胺與二聚酸反應(yīng)制得的聚酰胺類固化劑，由于樹脂為大分子量固體分散液，固化劑只需對(duì)樹脂進(jìn)行固化即可，無需乳化樹脂；Klein等采用雙酚A環(huán)氧樹脂、聚醚二醇和雙酚A反應(yīng)制得環(huán)氧樹脂改性物，接枝到多乙烯多胺分子上生成環(huán)氧—胺改性物，最后通過封端劑封端得到Ⅱ型水性環(huán)氧固化劑，但固化劑中需要加人一定的聚結(jié)溶劑增加樹脂的成膜性，因而無法實(shí)現(xiàn)體系低或零VOC的特點(diǎn)。Ⅲ型體系中的水性環(huán)氧固化劑，同樹脂部分均在分子結(jié)構(gòu)中引入非離子表面活性劑，使得固化劑具有一定的疏水性；通過調(diào)節(jié)固化劑的HLB值，使溶解度參數(shù)與樹脂相近，改變Ⅰ型和Ⅱ型體系中胺類固化劑水可溶性狀態(tài)，提高與樹脂的匹配性，增加體系的穩(wěn)定性，改善固化物的性能。目前，Ⅲ型水性環(huán)氧體系是最有潛力可達(dá)到或超過溶劑型涂料的漆膜性能指標(biāo)的水性體系，但由于大部分所開發(fā)的Ⅲ型新型水性環(huán)氧樹脂乳液，尚無與之完全配套的固化劑產(chǎn)品，使得其產(chǎn)品應(yīng)用市場(chǎng)受阻。對(duì)于低分量的胺固化劑而言，其易揮發(fā)、毒性大的特點(diǎn)限制了其發(fā)展；因此將低分子量的胺改性，增大其分子量，制備低毒或無毒的固化劑是Ⅲ型水性環(huán)氧固化劑的發(fā)展方向。其中，曼尼希胺具有低毒性、低吸濕性、與環(huán)氧樹脂相容性好、較長(zhǎng)的適用期、可在常溫下固化等特點(diǎn)；水性多胺—環(huán)氧加成物是水性環(huán)氧固化劑中的佼佼者，因而水性曼尼希堿—環(huán)氧加成物將是未來Ⅲ型水性環(huán)氧固化劑最重要的發(fā)展品種之一。