[發明專利]一種水性環氧固化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201811382433.2
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109384907A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 鄭文芳;胡登華;楊華
• 申請（專利權）人: 湖北綠色家園材料技術股份有限公司
• 主分類號: C08G59/40
• 分類號: C08G59/40;C08F265/02;C08F228/02;C08F2/24
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 周偉

本發明提供了一種水性環氧固化劑的制備方法，以解決環氧樹脂水性化的問題，工藝簡單，性能優良。本發明采用的技術方案是：首先通過環氧樹脂E51和只具有一個伯胺的聚醚胺按摩爾比為2:1的比例合成一種兩端為環氧基團且既含有環氧鏈段又含有聚乙烯鏈段的既親油又親水的乳化劑，該乳化劑是一種具有環氧活性基團的反應型乳化劑，可以當做改性環氧樹脂使用。然后用該乳化劑去接枝胺類固化劑，通過乳化劑上的環氧基團與胺類固化劑的活潑氫反應，將乳化劑的親水親油結構引入到胺類固化劑的分子結構中。最后對兩端的伯胺進行封端，即得水性環氧固化劑，讓固化劑具有乳化環氧樹脂的功能，不用外加乳化劑就可以很好地乳化環氧樹脂。

技術領域

本發明涉及一種水性環氧固化劑的制備方法。所制備的水性環氧固化劑工藝簡單﹑性能優良。

背景技術

分子結構中含有兩個或者兩個以上的環氧基的化合物統稱為環氧樹脂。根據構成環氧樹脂分子骨架的不同可以分為脂肪族環氧樹脂、脂環族環氧樹脂、芳香族環氧樹脂等。根據環氧樹脂在室溫下的存在狀態又可以分為固態的環氧樹脂和液態的環氧樹脂。環氧樹脂不能通過分散介質的揮發使其大分子顆粒聚集成膜，即環氧樹脂本身沒有任何的用處。環氧樹脂只有在固化劑的作用下才能成膜，在其成膜過程中伴有化學反應的發生，屬于雙組份體系。環氧樹脂主要是通過其分子鏈上的環氧基或羥基去和適當的固化劑在適當的條件下發生固化反應成膜，其成膜物具有三維網狀結構，具有許多優異的性能，比如其耐化學腐蝕性非常好，電絕緣性非常優良，附著力也非常好等，這些優異的性能使得環氧樹脂廣泛應用于生活的方方面面，是一類非常重要的熱固性樹脂。常用的環氧樹脂只溶于有機溶劑而不溶于水，能夠很好溶解環氧樹脂的有機溶劑有醇類、醇醚類、酮類以及芳烴類等。然而有機溶劑的揮發性一般都非常大，當溶劑型環氧涂料成膜后，體系中的有機溶劑將會全部揮發到空氣中造成嚴重的環境污染，極大地影響人們的健康。不僅如此，有機溶劑的價格較貴，造成極大地資源浪費。隨著人們對環境保護的日益重視以及健康觀念的增強，因此開發以水為溶劑或分散介質的水性環氧樹脂受到越來越多的重視。

水性環氧體系主要有五個體系。

Ⅰ型水性環氧樹脂體系 是由水性環氧固化劑與低相對分子質量 的液態環氧樹脂組成的。低相對分子質量的液態環氧樹脂包括液態的雙酚A型環氧樹脂 和雙酚F型環氧樹脂以及液態的雙酚A型環氧樹脂與雙酚F型環氧樹脂的混合物。在這類體系中不需外加乳化劑來乳化環氧樹脂，因為水性環氧固化劑對于環氧樹脂來說既是乳化劑又是固化劑。水性環氧固化劑的合成是以環氧樹脂分子鏈為骨架結構，通過其環氧基去和多乙烯多胺的胺基反應來引入親水鏈段，使其成為兩親性化合物，從而能夠很好地乳化液態的低分子量環氧樹脂。Ⅰ型水性環氧樹脂體系的優點是可配成不含溶劑的水性環氧涂料，符合環保，而且涂膜的硬度增長也較快。其缺點是涂膜的表干時間長，體系的粘度隨時間的延長而變大，適用期短，只有2~4h，并且在其適用期范圍內流變性能也不穩定。

Ⅱ型水性環氧樹脂體系是由水性環氧固化劑與高相對分子質量的固態環氧樹脂乳液組成的。環氧樹脂不溶于水，只溶于溶劑，因此必須在其分子鏈中引入親水鏈段才能得到穩定的水性環氧乳液，實際中使用的絕大多數高相對分子質量的固態環氧樹脂乳液都是以低相對分子質量的液態環氧樹脂為基礎原料。將含有聚氧化乙烯鏈段或者聚氧化丙烯鏈段等親水鏈段引入到環氧樹脂分子鏈中，再在助溶劑如乙二醇醚類的作用下加水分散即得穩定的水性環氧乳液，此法有溶劑的存在，會增大環保壓力。

Ⅲ型水性環氧樹脂體系是由水性環氧固化劑與低相對分子質量的液態環氧樹脂乳液組成的，低分子量的液態環氧樹脂乳液一般是在外加乳化劑的條件下通過相反轉技術來制備。外加乳化劑給涂膜帶來的缺陷，涂膜的表面會析出乳化劑分子。

Ⅳ型水性環氧樹脂體系是由經過聚氨酯改性的環氧固化劑與水性環氧乳液組成的。用聚氨酯去改性環氧樹脂固化劑的合成路線是先用聚氨酯的異氰酸酯基和聚醚多元醇的羥基發生反應，將親水鏈段引入到聚氨酯的分子鏈中，得到聚氨酯預聚物，再將其和環氧樹脂進行接枝反應，然后用三乙胺中和成鹽，加水進行擴鏈反應。此法工藝復雜，成本高，并且存在廢物處理不環保等問題。

發明內容