本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种水性化氧树脂固化剂及其制备方法。
背景技术：
随着经济的发展与社会的进步，人们的环保意识逐渐增强，水性涂料已经成为现代涂料工业的发展趋势。水性环氧树脂涂料具有优良的物理化学性能，被广泛应用于防腐涂料、工业地坪涂料、建筑涂料、木器涂料等领域。水性环氧树脂涂料以水做分散剂，因其具备可在高湿度环境中常温固化和低可挥发有机物(voc)以及较小的异味等对人类和环境友好的特点而受到人们的关注。
但是，水性环氧树脂涂料因其同时具有亲水亲油性而导致其在成膜时因气泡难以消散而限制了应用。
技术实现要素：
[要解决的技术问题]
本发明的目的是解决上述现有技术问题，提供一种具备自消泡能力的丙烯酸酯封端水性环氧固化剂及其制备方法。
[技术方案]
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
一种具备自消泡能力的丙烯酸酯封端水性环氧固化剂，它是由以下质量份的物质组成：
10～20份的多元胺、13.5～31份的环氧树脂、6.5～19份的丙烯酸酯单体和30～70份的去离子水。
本发明更进一步的技术方案，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸羟基丙酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异癸基酯、丙稀酸硬脂酸酯、丙烯酸月桂酸酯、丙烯酸卡必酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸硬脂酸酯、甲基丙烯酸月桂酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯中的一种或多种混合物。
一种上述所述具备自消泡能力的丙烯酸酯封端水性环氧固化剂制备方法，它包括以下步骤：
(1)向温度为55～80℃的多元胺乙醇溶液，搅拌状态下滴加环氧树脂乙醇溶液，滴加完毕后并保持温度反应一段时间后，得到环氧-胺中间体；
(2)向环氧-胺中间体中加入适量丙烯酸酯单体，然后搅拌一段时间；
(3)蒸馏去除溶剂和未反应的丙烯酸酯单体；
(4)加入适量去离子水得到水性环氧固化剂。
本发明更进一步的技术方案，在步骤(1)中，所述反应一段时间是指反应20～30min。
本发明更进一步的技术方案，在步骤(1)中，所述多元胺乙醇溶液是指多元胺与乙醇溶液按等质量比混合的溶液；所述环氧树脂乙醇溶液是指环氧树脂与乙醇溶液按照质量比为4.9～10：1混合得到的溶液。
本发明更进一步的技术方案，在步骤(1)中，所述多元胺与环氧树脂的物质的量之比为2～2.1:1。
本发明更进一步的技术方案，在步骤(2)中，所述环氧-胺中间体与丙烯酸酯单体的物质的量之比为1:2～2.1。
本发明更进一步的技术方案，在步骤(2)中，所述搅拌一段时间是控制温度为40～100℃搅拌2.5～3.5h。
下面将详细地说明本发明。
本发明限定了多元胺与环氧树脂混合反应的温度为55～80℃。因为低于55℃反应速度缓慢，高于80℃溶剂乙醇挥发速度过快不利于下一步作业，同时超过80℃将增加结胶的风险。
环氧-胺中间体与丙烯酸酯单体物质的量之比为1:2～2.1。该反应的温度应控制在40～100℃以内，过低的反应温度不利于反应进行，过高的反应温度在加速乙醇挥发的同时会导致丙烯酸酯单体自聚。依单体不同和温度不同，环氧-胺中间体与丙烯酸酯单体反应在2.5h～3.5h内基本完成，增加反应时间不会带来其他收益，缩短时间则会导致单体反应不完全。
去离子水的加入量需根据所需固含量或粘度的水性环氧固化剂适当加入。
[有益效果]
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
本发明采用丙烯酸酯单体作为封端剂，在保证固化剂与环氧树脂具有良好相容性的同时显著降低了混合起泡量和稳泡时间。
具体实施方式
下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例1：
1)向装有冷凝器、温度计的反应釜中加入三乙烯四胺乙醇溶液，60℃搅拌条件下连续滴加环氧e-51乙醇混合溶液的，滴加完毕后继续保温20min得到环氧-胺中间体；所述三乙烯四胺乙醇溶液是由731.1g的三乙烯四胺和731.1g乙醇混合而成；所述环氧e-51乙醇混合溶液是由924g环氧e-51和92.4g的乙醇溶液混合而成。
2)向环氧-胺中间体中加入500g甲基丙烯酸甲酯，70℃恒温持续搅拌2.5h。
3)蒸馏除去乙醇和未反应的小分子物质。
4)加入2155.1g去离子水得到50％固含量得浅黄色透明水性环氧固化剂。
实施例2
1)向装有冷凝器、温度计的反应釜中加入三乙烯四胺乙醇溶液，70℃搅拌条件下连续滴加环氧e-44乙醇溶液，滴加完毕后继续保温20min得到环氧-胺中间体；所述三乙烯四胺乙醇溶液是由7.31g的三乙烯四胺和7.31g乙醇混合而成；所述环氧e-44乙醇混合溶液是由11.2kg环氧e-44和2.24kg的乙醇溶液混合而成。
2)向环氧-胺中间体中加入7.2kg甲基丙烯酸羟基丙酯，60℃恒温持续搅拌3h。
3)蒸馏除去乙醇和未反应的小分子物质。
4)加入17.14kg去离子水得到60％固含量的浅黄色水性环氧固化剂。
实施例3
1)75℃搅拌条件下向装有三乙烯四胺乙醇溶液的三口烧瓶中连续滴加环氧e-51乙醇溶液，滴加完毕后继续保温20min得到环氧-胺中间体；所述三乙烯四胺乙醇溶液是由146.23g的三乙烯四胺和146.23g乙醇混合而成；所述环氧e-51乙醇混合溶液是由198g环氧e-44和20g的乙醇溶液混合而成。
2)向环氧-胺中间体中加入50g甲基丙烯酸甲酯、72.08g甲基丙烯酸羟丙酯，60℃恒温持续搅拌3.5h。
3)蒸馏除去乙醇和未反应的小分子物质。
4)加入669.47去离子水得到40％固含量的浅黄色透明水性环氧固化剂。
实施例4
1)75℃搅拌条件下向装有三乙烯四胺乙醇溶液的三口烧瓶中连续滴加环氧e-51乙醇溶液，滴加完毕后继续保温20min得到环氧-胺中间体；所述三乙烯四胺乙醇溶液是由146.23g的三乙烯四胺和146.23g乙醇混合而成；所述环氧e-51乙醇混合溶液是由198g环氧e-51和20g的乙醇溶液混合而成。
2)向环氧-胺中间体中加入86g丙烯酸甲酯，50℃恒温持续搅拌3.5h。
3)蒸馏除去乙醇和未反应的小分子物质。
4)加入645.35去离子水得到40％固含量的浅黄色透明水性环氧固化剂。
实施例5
1)55℃搅拌条件下向装有三乙烯四胺乙醇溶液的反应釜中连续滴加环氧e-51乙醇溶液，滴加完毕后继续保温30min得到环氧-胺中间体；所述三乙烯四胺乙醇溶液是由300g的三乙烯四胺和300g乙醇混合而成；所述环氧e-51乙醇混合溶液是由406.2g环氧e-51和82g的乙醇溶液混合而成。
2)向环氧-胺中间体中加入238.22g丙烯酸羟乙酯，70℃恒温持续搅拌2.5h。
3)蒸馏除去乙醇和未反应的小分子物质。
4)加入944.42去离子水得到50％固含量的浅黄色透明水性环氧固化剂。
实施例6
1)65℃搅拌条件下向装有三乙烯四胺乙醇溶液的反应釜中连续滴加环氧f-51乙醇溶液，滴加完毕后继续保温20min得到环氧-胺中间体；所述三乙烯四胺乙醇溶液是由300g的三乙烯四胺和300g乙醇混合而成；所述环氧f-51乙醇混合溶液是由406.2g环氧f-51和82g的乙醇溶液混合而成。
2)向环氧-胺中间体中加入68.38g丙烯酸乙酯、68.38甲基丙烯酸甲酯、130.14g甲基丙烯酸羟乙酯，60℃恒温持续搅拌3.5h。
3)蒸馏除去乙醇和未反应的小分子物质。
4)加入973.1去离子水得到50％固含量的浅黄色透明水性环氧固化剂。
将实施例1～6制备得到的水性环氧固化剂(下述表格1中分别以实例1、实例2、实例3、实例4、实例5和实例6表示)0与市面部分在售对比样7、8、9按配比与环氧树脂e-51低速搅拌混合5min，加入总质量100％的水，取40g乳液2500r/min搅拌10min后置于100ml量筒中观察气泡量。(应用1)0结果如表1所示。
表1本发明与市面在售水性环氧固化剂应用1的起泡量之比
将实例1～6所制备的固化剂和市面部分在售对比样7、8、9按配比与环氧树脂e-51低速搅拌混合5min，加入总量50％的水，取40g乳液2500r/min搅拌10min后置于100ml量筒中观察气泡量。(应用2)结果如表2所示。
表2本发明与市面在售水性环氧固化剂应用2的起泡量之比
将实例1～6所制备的固化剂和市面部分在售对比样7、8、9按配比与环氧树脂e-51低速搅拌混合5min，加入总量100％的水、20％的400目碳酸钙粉末以及总量1％的byk-333、1％的byk-349，减压排泡后取40ml乳液2500r/min搅拌10min后置于100ml量筒中观察体积。(应用3)结果如表3所示。
表3本发明与市面在售水性环氧固化剂应用3的起泡量之比
将实例1～6所制备的固化剂和市面部分在售对比样7、8、9按配比与环氧树脂e-51低速搅拌混合5min制成乳液，加入总量50％的水稀释后均匀的涂敷于水泥基板上室温固化7d进行性能测试，结果如表4。
表4本发明与市面在售水性环氧固化剂的应用后的性能之比
本发明制备得到的水性环氧固化剂，从表1中可以看出，0min实例1～6起泡量10～12ml远低于对比样7～9的24～35ml；30min后实例1～6气泡已完全破裂消失，而此时对比样7～9却依然有11～15ml稳泡量。从表2中可以看出，高固含条件下30min后实例1～6气泡也已完全破裂消失，而此时对比样7～9却依然有25～32ml稳泡量且相比于10min时没有显著减少。从表3中可以看出，在加入填料和辅以助剂的情况下实例1～6能在10min内完成消泡，而对比样在30min后仍有4.5～5.5ml气泡无法排除。从表4中可以看出，实例1～6与对比样7～9在常规性能方面无差异。
综上所述，本发明制备得到的水性环氧固化剂在保证固化剂与环氧树脂具备良好相容性的同时显著降低混合起泡量和稳泡时间。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本发明公开的原则范围和精神之内。