[發(fā)明專利]環(huán)氧樹脂固化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610072489.2
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105713183B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈志明;朱殿奎;李晴;李昊塬;朱燦銀
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇豐彩新型建材有限公司;江蘇豐彩節(jié)能科技有限公司;江蘇豐彩保溫裝飾板有限公司
• 主分類號: C08G59/64
• 分類號: C08G59/64
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司32102
• 代理人: 何朝旭,杜春秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種環(huán)氧樹脂固化劑及其制備方法，屬于固化劑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

環(huán)氧樹脂現(xiàn)今距其誕生之初已有接近90年的歷史，其本身特性隨著開始的單一的使用途徑，發(fā)展至今多元化的應(yīng)用領(lǐng)域，也漸漸被大眾所熟知。環(huán)氧樹脂與環(huán)氧固化劑混合交聯(lián)后表現(xiàn)出高交聯(lián)密度、高力學(xué)特性和較強(qiáng)的抗腐蝕性能，使得其在涂裝領(lǐng)域的大規(guī)模使用，成為熱點(diǎn)之一。然而，環(huán)氧技術(shù)尚未成熟，如何使環(huán)氧更好的水性化，以及如何控制固化劑與環(huán)氧的反應(yīng)速率，都是需要研究的重點(diǎn)。據(jù)申請人了解，傳統(tǒng)固化劑在固化環(huán)氧樹脂過程中，存在固化速度過快，適用時間過短，乳化環(huán)氧樹脂效果不佳，水溶性差等問題。通用型環(huán)氧固化劑對環(huán)境敏感，使用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種對環(huán)境溫濕變化不敏感，使用周期長的環(huán)氧樹脂固化劑，同時給出了其制備方法。

為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的一個技術(shù)方案提供了環(huán)氧樹脂固化劑，該環(huán)氧樹脂固化劑的結(jié)構(gòu)式如下：

其中R基團(tuán)為烷基或氫基，n的取值范圍為1～4。

本發(fā)明的環(huán)氧樹脂固化劑，在繼承原有固化劑反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，還具有-OH和多元胺段，羥基的引入是為了彌補(bǔ)多元胺被改性后固化劑水溶性不足，使得固化劑親水性良好，易溶于水；本發(fā)明的環(huán)氧固化劑還具有R基團(tuán)和環(huán)氧段，R基團(tuán)為烷基或氫基，對有機(jī)物具有良好的親和力，而且環(huán)氧段本身與環(huán)氧樹脂相容性好，使得整個固化劑分子具有較好的乳化環(huán)氧效果。另外，在多元胺段上接入多個基團(tuán)后，導(dǎo)致多元胺中活性氫的數(shù)目降低，同時在多元胺段的兩端加入大分子基團(tuán)，而兩端的大分子基團(tuán)容易產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)，導(dǎo)致多元胺的反應(yīng)活性顯著降低，從而延長了固化劑與環(huán)氧樹脂混合后的使用時間；其中R基團(tuán)為羥醛縮合反應(yīng)的副產(chǎn)品，起到增大多元胺周圍空間位阻的作用，降低了反應(yīng)活性，而多元胺的一端添加帶有苯環(huán)的基團(tuán)，苯環(huán)的π鍵會與多元胺上N鍵中的富裕電子對相互吸引，并通過電子作用將具有長鏈結(jié)構(gòu)的多元胺段彎折，形成兩端親油中間親水的類似三明治結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與環(huán)氧分子碰撞的位置更加有限，進(jìn)一步降低了多元胺的反應(yīng)活性，同時使多元胺上剩余的活性氫與環(huán)氧樹脂接觸后更容易反應(yīng)，間接提高了反應(yīng)效率，使得交聯(lián)后整體結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)固。

優(yōu)選地，所述烷基優(yōu)選甲基、乙基、丙基中的一種。

優(yōu)選地，所述環(huán)氧樹脂固化劑由以下質(zhì)量百分比的原料組成：產(chǎn)物A 40～60％，產(chǎn)物B 40～60％。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述產(chǎn)物A由以下質(zhì)量百分比的原料制成：α-苯基酮30～40％，甲醛10～15％，氫氣4～10％，有機(jī)胺45～55％，第一催化劑0.5～1％，第二催化劑0.2～0.5％。

更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述α-苯基酮為α-苯乙酮、α-苯丙酮、α-正苯丁酮中至少一種；所述有機(jī)胺為脂肪族多元胺，優(yōu)選乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的至少一種；所述第一催化劑為碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸氫鈉中的至少一種；所述第二催化劑為附著有Pd、Pt、Rh、Ni的活性炭催化劑中的至少一種。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述產(chǎn)物B為雙酚A型環(huán)氧樹脂。

更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述雙酚A型環(huán)氧樹脂為E44、E51中的至少一種，其環(huán)氧當(dāng)量為100～1000。

為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明還提供了環(huán)氧樹脂固化劑的制備方法，該方法如下：按照質(zhì)量百分比取產(chǎn)物A 40～60％和產(chǎn)物B 40～60％，其中所述產(chǎn)物B為雙酚A型環(huán)氧樹脂，將產(chǎn)物A與產(chǎn)物B混合均勻，常溫下反應(yīng)3～4h后得到反應(yīng)物，再將上述反應(yīng)物與水按照質(zhì)量比1:1混合后，攪拌均勻得到水性環(huán)氧樹脂固化劑。

上述技術(shù)方案中，所述產(chǎn)物A的制備方法包括如下步驟：

第一步、按照質(zhì)量百分比取第一催化劑0.5～1％，并將0.5～1％第一催化劑放入水中溶解，再取α-苯基酮30～40％和甲醛10～15％加入到上述溶液中，混合均勻，然后上述混合物在30～50℃溫度下進(jìn)行羥醛縮合反應(yīng)3～5h，得到中間物α；

第二步、按照質(zhì)量百分比取有機(jī)胺45～55％，將45～55％有機(jī)胺加入到中間物α中，有機(jī)胺與中間物α在常溫下反應(yīng)4～6h，減壓蒸餾獲得以1～4加成為主的中間物β；

第三步、按照質(zhì)量百分比取第二催化劑0.2～0.5％和氫氣4～10％，將0.2～0.5％第二催化劑加入到中間物β中并向其充氫氣4～10％，中間物β在120～130℃溫度下加氫還原反應(yīng)2～3h，得到產(chǎn)物A。