一种改性聚醚胺水性环氧固化剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及水性环氧涂料，尤其涉及一种改性聚醚胺水性环氧固化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、环氧涂料是由环氧树脂和环氧固化剂组成的双组分涂料。环氧树脂本身是一种热塑性树脂，需要加入固化剂使分子中的环氧基团反应开环，从而形成致密的交联网状结构，获得优良的应用性能。随着社会对环保及人体健康提出越来越高的要求，溶剂型环氧体系涂料逐渐被无溶剂型环氧体系涂料和水性环氧涂料替代，无溶剂型环氧体系涂料在使用过程中仍会添加部分活性稀释剂如丁基缩水甘油醚等，使得涂装材料具有较大气味和毒性，影响人体健康。水性环氧涂料voc含量低，可以达到零voc，符合当前的环保需求，因而受到重视。

2、常用水性环氧固化剂产品多以脂肪族多元胺改性的产品为主，分为离子型和非离子型水性环氧固化剂，其中离子型水性环氧树脂固化剂是对脂肪族多元胺改性后，加入醋酸等有机酸与多胺反应成盐而制成的。非离子型的水性环氧固化剂占据水性环氧固化剂主要市场，通过引入亲水性基团，增加固化剂的水溶性，因而就不需要加入有机酸中和剂，从而具有更好的使用价值。非离子型的水性环氧固化剂主要是对传统的脂肪族多元胺进行一定的化学改性，从而得到环氧用水性固化剂产品，与环氧树脂成膜过程中，适用期短，产品耐候性差，机械性能一般。为了解决脂肪族多元胺改性出现的缺点，市面上出现了改性脂环胺的水性环氧固化剂，对产品耐候性和机械性能有一定的提升，但耐候性和机械性能达不到油性环氧固化剂，从而无法实现水性环氧固化剂替换油性环氧固化剂。

3、聚醚胺环氧树脂固化剂是一种用于环氧树脂体系的油性固化剂，通常与环氧树脂反应来形成高强度、耐热和耐化学腐蚀的固体材料。聚醚胺环氧树脂固化剂是一类特定的环氧树脂固化剂，其在环氧树脂中优势包括，1)快速固化，聚醚胺环氧树脂固化剂可以在较短的时间内与环氧树脂发生反应，形成坚固的聚合物网络结构；2)耐化学性能，固化后的聚醚胺环氧树脂具有良好的耐化学腐蚀性能，适合用于需要抗腐蚀性能的应用领域；3)强度和韧性，与聚醚胺固化的环氧树脂具有较高的机械强度和韧性，适合于要求高性能的工程材料。然而，现有聚醚胺环氧树脂固化剂为油性固化剂，仅能够用于油性环氧树脂，并不能实现在水性环氧树脂中应用，无法提高水性环氧树脂的耐候性和机械性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改性聚醚胺水性环氧固化剂及其制备方法和应用，所述改性聚醚胺水性环氧固化剂可提高水性环氧涂料的耐候性能和机械物理性能。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种改性聚醚胺水性环氧固化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、将聚醚胺、双酚a型环氧树脂和聚醚醇二缩水甘油醚混合，进行加成-扩链反应，得到加成产物；

5、将所述加成产物与单环氧化合物混合，进行封端反应，得到封端产物；

6、将所述封端产物与水混合，进行分散，得到改性聚醚胺水性环氧固化剂。

7、优选的，所述聚醚胺包括聚醚胺d230和聚醚胺d400中的一种或两种。

8、优选的，所述双酚a型环氧树脂包括e51和e44中的一种或两种；所述聚醚醇二缩水甘油醚包括聚丙二醇二缩水甘油醚和聚乙二醇二缩水甘油醚中的一种或几种。

9、优选的，所述聚醚胺与双酚a型环氧树脂和聚醚醇二缩水甘油醚混合物的摩尔之比为1.8～2.0:1。

10、优选的，所述加成-扩链反应的温度为55～80℃，反应时间为3～6h。

11、优选的，所述单环氧化合物包括c12-c14烷基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚和苄基缩水甘油醚中的一种或几种；所述单环氧化合物与双酚a型环氧树脂和聚醚醇二缩水甘油醚混合物的摩尔之比为0.7～1.2:1。

12、优选的，所述封端反应的温度为55～80℃，时间为3～6h。

13、优选的，所述改性聚醚胺水性环氧固化剂的固含量为50～60wt％。

14、本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的改性聚醚胺水性环氧固化剂。

15、本发明提供了上述技术方案所述改性聚醚胺水性环氧固化剂在水性环氧涂料中的应用。

16、本发明提供了一种改性聚醚胺水性环氧固化剂的制备方法，聚醚胺本身具有提升耐候性能和机械性能的能力，本发明通过对聚醚胺进行水性改性，聚醚胺主体结构保留，因而可以提升水性环氧涂料的耐候性能和机械性能。本发明先采用双酚a型环氧树脂和聚醚醇二缩水甘油醚混合物加成-扩链，再采用单环氧封端，所采用的双酚a型环氧树脂和聚醚醇二缩水甘油醚混合物使固化剂成链状，防止交联，固化剂成链状形成羟基较多，从而大大增加水溶性，有利于其在水性环氧涂料中的应用。与改性脂肪族多元胺得到的非离子型水性环氧固化剂相比，本发明所制备的改性聚醚胺水性环氧固化剂可大大提高水性环氧涂料的耐候性能，同时可提高环氧涂料的机械物理性能，尤其是机械强度和韧性。

技术特征：

1.一种改性聚醚胺水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚醚胺包括聚醚胺d230和聚醚胺d400中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述双酚a型环氧树脂包括e51和e44中的一种或两种；所述聚醚醇二缩水甘油醚包括聚丙二醇二缩水甘油醚和聚乙二醇二缩水甘油醚中的一种或几种。

4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，所述聚醚胺与双酚a型环氧树脂和聚醚醇二缩水甘油醚混合物的摩尔之比为1.8～2.0:1。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加成-扩链反应的温度为55～80℃，反应时间为3～6h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述单环氧化合物包括c12-c14烷基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚和苄基缩水甘油醚中的一种或几种；所述单环氧化合物与双酚a型环氧树脂和聚醚醇二缩水甘油醚混合物的摩尔之比为0.7～1.2:1。

7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述封端反应的温度为55～80℃，时间为3～6h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性聚醚胺水性环氧固化剂的固含量为50～60wt％。

9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的改性聚醚胺水性环氧固化剂。

10.权利要求9所述改性聚醚胺水性环氧固化剂在水性环氧涂料中的应用。

技术总结
本发明提供了一种改性聚醚胺水性环氧固化剂及其制备方法和应用，属于水性环氧涂料技术领域。本发明将聚醚胺、双酚A型环氧树脂和聚醚醇二缩水甘油醚混合，进行加成‑扩链反应，得到加成产物；将所述加成产物与单环氧化合物混合，进行封端反应，得到封端产物；将所述封端产物与水混合，进行分散，得到改性聚醚胺水性环氧固化剂。与改性脂肪族多元胺得到非离子型水性环氧固化剂相比，本发明所制备的改性聚醚胺水性环氧固化剂可大大提高水性环氧涂料的耐候性能，同时可提高环氧涂料的机械物理性能，尤其是机械强度和韧性。

技术研发人员：郭林,关帅,孙朝辉,李磊,尚庆梅,唐勇,柴宝山,王新,李向东,尹永波
受保护的技术使用者：沈阳化工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/28