一种耐黄变水性环氧固化剂及其制备工艺的制作方法

本发明涉及固化剂技术领域，更具体地说，它涉及一种耐黄变水性环氧固化剂及其制备工艺。

背景技术：

水性环氧体系是一种分散相结构，由水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水等多相组成，而环氧树脂和固化剂以分散相形式分散在水相中，交联固化过程是在水分蒸发的过程中微粒之间的相互渗透内部扩散交联反应过程。

在公开号为cn105837797a的中国发明申请文件中公开了一种水性环氧树脂固化剂，其以重量份计，包括的组分为：间苯二甲胺10-15份、异佛尔酮二胺2-4份、三甲基环已二元胺8-10份、二乙烯三胺12-14份、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚8-10份、环氧树脂6-10份、2-乙基己基缩水甘油醚5-7份、丁基缩水甘油醚6-8份；而水性环氧树脂固化剂的制备方法包括：(1)将所述间苯二甲胺、所述异佛尔酮二胺、所述三甲基环已二元胺和所述二乙烯三胺混合并加入到所述三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中，加热反应得到加成混合物；(2)将所述环氧树脂加入到加成混合物中，并反应得到目标产物；(3)将所述2-乙基己基缩水甘油醚和所述丁基缩水甘油醚加入到目标产物中，并反应得到水性环氧树脂固化剂。

上述申请文件中，其在固化后得到的固化膜具有非常好的抗冲击性和附着力，能够有效提高固化膜的硬度和光泽度，但采用较多种类的胺类化合物，导致水性环氧树脂固化剂中游离胺清除不净，就会产生游离胺直接与环氧树脂聚合，会使固化膜局部范围的升温加剧，容易产生黄变，而且游离胺越多黄变也越严重，进而导致其整体的应用效果较差，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术中因水性环氧固化剂在使用后产生的固化膜容易发生黄变，而导致其整体应用效果较差的问题，本发明的目的一在于提供一种耐黄变水性环氧固化剂，通过使聚醚胺和多元有机酸充分复配增效，以解决上述技术问题，其在固化后产生的固化膜不易产生黄变，整体具有良好的应用效果。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种耐黄变水性环氧固化剂，包括如下重量份数的组分：

三乙烯四胺40-50份；

多元有机酸30-40份；

聚醚胺5-10份；

双酚a型环氧树脂5-10份；

聚酰胺6-10份；

改性剂5-9份；

促进剂4-8份；

稀释剂6-10份；

苯基缩水甘油醚4-7份；

乙二醇二缩水甘油醚6-8份。

通过采用上述技术方案，聚醚胺可以作为环氧树脂的高性能固化剂，并使耐黄变水性环氧固化剂整体具有良好的耐黄变性能，其固化后形成的固化膜具有极佳的韧性和耐疲劳性能，且聚醚胺还有优良的清净、分散、破乳、缓蚀及抗氧化性能，大大提高耐黄变水性环氧固化剂整体的品质。多元有机酸具有良好的抗菌作用，有利于提高耐黄变水性环氧固化剂的防腐性能，且其能够调节反应体系的ph，不仅能够加快反应的进行，还能提高所得到产品的整体稳定性。同时，多元有机酸和聚醚胺混合使用时，能够起到良好的复配增效作用，能够避免在耐黄变水性环氧固化剂中产生大量的游离胺，使固化后产生的固化膜具有良好的稳定性，且在使用过程中不易产生黄变，进而使耐黄变水性环氧固化剂具有良好的应用效果。

进一步优选为，所述耐黄变水性环氧固化剂中还加入有重量份数为6-8份的功能填料，且功能填料选用纳米二氧化硅、石英粉、铝粉和玻璃微珠中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，纳米二氧化硅具有良好的抗紫外光性能，使耐黄变水性环氧固化剂的固化膜具有良好的抗老化和耐化学腐蚀性能；石英粉能够提高固化整体的耐高温和绝缘性能；铝粉的遮盖力强，对光和热的具有良好的反射性能，玻璃微珠质轻，化学稳定性好，均有利于保持固化膜的稳定性。而选用纳米二氧化硅、石英粉、铝粉和玻璃微珠中的一种或多种作为功能填料，均能提高耐黄变水性环氧固化剂整体的耐黄变性能，并使其具有良好的应用效果。

进一步优选为，所述耐黄变水性环氧固化剂中还加入有重量份数为3-5份的耐黄变助剂，且耐黄变助剂包括有机硅和聚丙烯酰胺，而有机硅和聚丙烯酰胺的重量份数比为1：(1.2-1.8)。

通过采用上述技术方案，聚丙烯酰胺能够均匀的控制固化膜表面光泽，并增加固化膜的耐磨性和抗划痕性，有机硅具有良好的耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，且其还是一种良好的表面活性剂，其不仅能够提高耐黄变水性环氧固化剂的固化反应速率，还能与聚丙烯酰胺相互配合，使固化膜的耐黄变性能大大提高。

进一步优选为，所述多元有机酸选用酒石酸、苯甲酸、水杨酸和二聚酸中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，酒石酸、苯甲酸、水杨酸和二聚酸均为性能良好的多元有机酸，其具有良好稳定的防腐蚀作用，使耐黄变水性环氧固化剂具有良好的防腐蚀性能，且上述多元有机酸还能够使形成的固化膜具有良好的柔韧性、粘接性及扰曲性、韧性、抗化学品性、抗温性及表面光泽性，并在长时间的使用过程中具有良好的耐黄变性能。

进一步优选为，所述改性剂选用聚酰胺树脂、聚酯树脂和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，聚酰胺树脂具有良好的耐药品性和耐酸碱性，聚酯树脂的耐热性好、室温下可加速固化，异佛尔酮二异氰酸酯具有良好的光稳定性，而选用聚酰胺树脂、聚酯树脂和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种作为改性剂，能够大大体改固化膜的耐黄变性，进而使耐黄变水性环氧固化剂整体的稳定性大大提高。

进一步优选为，所述促进剂选用三乙醇胺、二月桂酸二丁基锡、苯酚和n，n-二甲基苯胺中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，三乙醇胺、二月桂酸二丁基锡、苯酚和n，n-二甲基苯胺均为良好的促进剂，与其他各组分原料之间具有良好的相容性，其不仅能够提高反应速率，还能兼具防老作用，进而使耐黄变水性环氧固化剂整体的应用效果大大提高。

进一步优选为，所述稀释剂为苯甲醇、乙醇、甲醇、异丙醇、甲苯、二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和醋酸乙酯中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，稀释剂能够降低聚合物的粘度，并使耐黄变水性环氧固化剂不易沉淀出聚合物，且整体在存储或使用过程中能够保持良好的稳定性，能够发挥出良好稳定的耐黄变效果。

本发明的目的二在于提供一种耐黄变水性环氧固化剂的制备工艺，采用该工艺制备的耐黄变水性环氧固化剂在固化后产生的固化膜不易产生黄变，整体具有良好的应用效果。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案，包括以下步骤：

步骤一，将相应重量份数的三乙烯四胺、多元有机酸和乙二醇二缩水甘油醚混合均匀，升温制110-130℃，再加入相应重量份数的聚醚胺，恒温反应30-50mim；

步骤二，然后加入相应重量份数的双酚a型环氧树脂，升温至140-160℃，恒温反应60-90min，降温至70-80℃，再加入苯基缩水甘油醚，恒温反应30-50min，得到初始剂；

步骤三，在初始剂中加入相重量份数的聚酰胺、改性剂和促进剂，升温至80-110℃，蒸馏15-20min，再降至室温后，加入相应重量份数的稀释剂，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

通过采用上述技术方案，使三乙烯四胺和多元有机酸、乙二醇二缩水甘油醚混合均匀后，在聚醚胺中进行改性，然后在聚醚胺和苯基缩水甘油醚的共同作用下进行改性封端反应得到封端产物，再通过封端产物与双酚a环氧树脂在改性剂、促进剂作用下进行的成反应得到加成产物，最后在加成产物中加入稀释剂得到阻燃环氧树脂固化剂。如此设置，有利于与使多元有机酸和聚醚胺充分作用，且能得到品质良好稳定的耐黄变水性环氧固化剂，同时该工艺在操作过程中简单方便，具有较高的生产效率，整体应用性好。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)通过加入多元有机酸和聚醚胺，使耐黄变水性环氧固化剂整体具有良好的耐黄变性能和防腐性能，且其能够起到良好的复配增效作用，能够避免在耐黄变水性环氧固化剂中产生大量的游离胺，使固化膜使用过程中不易产生黄变，进而使耐黄变水性环氧固化剂具有良好的应用效果；

(2)通过选用纳米二氧化硅、石英粉、铝粉和玻璃微珠中的一种或多种作为功能填料加入到耐黄变水性环氧固化剂中，使耐黄变水性环氧固化剂整体的耐黄变性能大大提高，且整体品质也大大改善，而固化膜的品质也大大提高，并具有良好的应用效果；

(3)加入由有机硅和聚丙烯酰胺组成的耐黄变助剂，不仅能够提高耐黄变水性环氧固化剂的固化反应速率，还能使耐黄变水性环氧固化剂的耐黄变性能大大提高，且形成固化膜具有良好的力学性能。

附图说明

图1为本发明中耐黄变水性环氧固化剂的制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种耐黄变水性环氧固化剂，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：

步骤一，将相应重量份数的三乙烯四胺、二聚酸和乙二醇二缩水甘油醚混合均匀，升温制120℃，再加入相应重量份数的聚醚胺，恒温反应40mim；

步骤二，然后加入相应重量份数的双酚a型环氧树脂，升温至150℃，恒温反应75min，降温至75℃，再加入苯基缩水甘油醚，恒温反应40min，得到初始剂；

步骤三，在初始剂中加入相重量份数的聚酰胺、聚酰胺树脂和三乙醇胺，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数的乙醇，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例2-8：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例1-8中各组分及其重量份数

实施例9：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体设置为，将相应重量份数为40份的三乙烯四胺、40份的苯甲酸和8份的乙二醇二缩水甘油醚混合均匀，升温制120℃，再加入相应重量份数的聚醚胺，恒温反应40mim。

实施例10：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体设置为，将相应重量份数为40份的三乙烯四胺、20份的苯甲酸、20份的酒石酸和8份的乙二醇二缩水甘油醚混合均匀，升温制120℃，再加入相应重量份数的聚醚胺，恒温反应40mim。

实施例11：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体设置为，将相应重量份数为40份的三乙烯四胺、10份的苯甲酸、10份的水杨酸、20份的二聚酸和8份的乙二醇二缩水甘油醚混合均匀，升温制120℃，再加入相应重量份数的聚醚胺，恒温反应40mim。

实施例12：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、9份的聚酯树脂和4份的三乙醇胺，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为10份的乙醇，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例13：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、9份的异佛尔酮二异氰酸酯和4份的三乙醇胺，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为10份的乙醇，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例14：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、3份的异佛尔酮二异氰酸酯、4份的聚酯树脂、2份的聚酰胺树脂和4份的三乙醇胺，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为10份的乙醇，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例15：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、9份的聚酰胺树脂和4份的二月桂酸二丁基锡，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为10份的乙醇，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例16：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、9份的聚酰胺树脂和4份的苯酚，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为10份的乙醇，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例17：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、9份的聚酰胺树脂、2份的三乙醇胺和2份的n，n-二甲基苯胺，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为10份的乙醇，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例18：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、9份的聚酰胺树脂和4份的三乙醇胺，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为10份的甲苯，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例19：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、9份的聚酰胺树脂和4份的三乙醇胺，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为10份的丙二醇甲醚醋酸酯，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例20：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、9份的聚酰胺树脂和4份的三乙醇胺，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为4份的醋酸丁酯和6份的异丙醇，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例21：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、9份的聚酰胺树脂和4份的三乙醇胺，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为10份的乙醇和6份的功能填料，功能填料选用纳米二氧化硅，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例22：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、9份的聚酰胺树脂和4份的三乙醇胺，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为10份的乙醇和7份的功能填料，功能填料选用质量比为1:1的纳米二氧化硅和铝粉，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例23：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、9份的聚酰胺树脂和4份的三乙醇胺，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为10份的乙醇和8份的功能填料，功能填料选用质量比为1:1：3的纳米二氧化硅、石英粉和铝粉，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例24：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、9份的聚酰胺树脂和4份的三乙醇胺，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为10份的乙醇和3份的耐黄变助剂，耐黄变助剂选用质量比为1：1.5的有机硅和聚丙烯酰胺，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例25：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、9份的聚酰胺树脂和4份的三乙醇胺，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为10份的乙醇和4份的耐黄变助剂，耐黄变助剂选用质量比为1：1.2的有机硅和聚丙烯酰胺，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

实施例26：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，在初始剂中加入相重量份数为6份的聚酰胺、9份的聚酰胺树脂和4份的三乙醇胺，升温至95℃，蒸馏17.5min，再降至室温后，加入相应重量份数为10份的乙醇和5份的耐黄变助剂，耐黄变助剂选用质量比为1：1.8的有机硅和聚丙烯酰胺，搅拌均匀后，即可得到耐黄变水性环氧固化剂。

对比例1：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体设置为，将相应重量份数的三乙烯四胺和乙二醇二缩水甘油醚混合均匀，升温制120℃，再加入相应重量份数的聚醚胺，恒温反应40mim。

对比例2：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体设置为，将相应重量份数的三乙烯四胺、二聚酸和乙二醇二缩水甘油醚混合均匀，升温制120℃，恒温反应40mim。

对比例3：一种耐黄变水性环氧固化剂，与实施例1的不同之处在于，步骤一，将相应重量份数的三乙烯四胺和乙二醇二缩水甘油醚混合均匀，升温制120℃，恒温反应40mim。

性能测试

试验样品：采用实施例1-26中获得的耐黄变水性环氧固化剂作为试验样品1-26，采用对比例1-3中获得的耐黄变水性环氧固化剂作为对照样品1-3。

试验方法：准备a组分，a组分包括如下重量份水的组分：环氧树脂液65份、钛白粉30份、二甲苯6份、丁醇3份、聚二甲基硅氧烷0.3份、聚氧丙烯甘油醚0.2份；准备b组分，b组分如下重量份水的组分；耐黄变水性环氧固化剂60份；丁醇40份。

a组分的制备：将相应重量份数的环氧树脂液、钛白粉、丁醇和二甲苯研磨至细度小于20μm后，加入聚二甲基硅氧烷和聚氧丙烯甘油醚，混合均匀。

b组分的制备：将相应重量份数的耐黄变水性环氧固化剂投入到丁醇中，搅拌均匀。

漆膜的制备：按gb/t9276-1996《涂层自然气候暴露试验方法》制备漆膜，选择标准规定尺寸和材质的钢板，并按标准处理钢板。将a组分和b组分按质量比为4:1的比例进行混合，熟化30min后，以喷涂的方式制备漆膜，干膜厚度控制在60μm，放置7天后在恒温恒湿试验箱中进行高低温交变试验。

试验步骤：将试验样品1-26和对照样品1-3分别按上述方法制备试验漆膜，分别将试验漆膜先在10℃的水中浸泡2h，然后在-10℃下冷却3h，最后在60℃下烘热1h，且全程用700nm波长的紫外光进行照射，重复上述循环，直至观察到标准试样的表面产生变色时，停止循环，并记录试验漆膜所对应样品的循环时间。

试验结果：试验样品1-26和对照样品1-3的测试结果如表2所示。由表2可知，由试验样品1-8和对照样品1-3的测试结果对比可得，加入多元有机酸和聚醚胺均能提高耐黄变水性环氧固化剂的耐黄变性能，且其混合使用时，能够起到良好复配增效作用，进而使耐黄变水性环氧固化剂整体具有较好的耐黄变性能，同时整体应用性良好。由试验样品1-8和试验样品9-20的测试结果对比可得，说明本发明所公开的多元有机酸、改性剂、促进剂和稀释剂均适用于耐黄变水性环氧固化剂的制备，并使其整体保持较高的品质。由试验样品1-8和试验样品21-23的测试结果对比可得，选用纳米二氧化硅、石英粉、铝粉和玻璃微珠中的一种或多种作为功能填料加入到耐黄变水性环氧固化剂中，有利于使耐黄变水性环氧固化剂整体的耐黄变性能大大提高。由试验样品1-8和试验样品24-26的测试结果对比可得，加入由有机硅和聚丙烯酰胺组成的耐黄变助剂，也能使耐黄变水性环氧固化剂的耐黄变性能大大提高。

表2试验样品1-26和对照样品1-3的测试结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。