一種水性環氧固化劑的製備方法及其在地坪塗料中的應用的製作方法
2023-04-27 03:25:16 2
專利名稱：一種水性環氧固化劑的製備方法及其在地坪塗料中的應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於化工技術領域，具體地說涉及一種水性環氧固化劑的製備方法及其在水性環氧地坪塗料中的應用。
背景技術：
環氧樹脂塗料是一種高性能塗料，應用十分廣泛。它具有多種優點，包括對各種底材都有很強的附著力，塗層的硬度高，具有良好的耐水和耐化學品性，較好的耐磨性，可以作為地坪塗料、金屬防鏽塗料及船舶塗料等。但是絕大多數環氧塗料為傳統的溶劑型塗料，含有大量的可揮發有機化合物(V0C)，這些有機化合物有毒、易燃且汙染大氣層，對環境和人體都會造成傷害。而當今社會，環境與健康越來越受到人們的關注，人們開始重視塗料在給人們帶來好處的同時也帶來了危害。現在各國環保法規對塗料體系中揮發性有機化合物(VOC)含量都做了嚴格限制，這些促進了低汙染型塗料-水性塗料的發展。在環氧樹脂的應用中，固化劑佔有很重要的位置。國內的水性固化劑大多是採用相對分子質量低的液體環氧與多乙烯多胺反應，生成端氨基環氧-胺加成物，再經過封端和成鹽等工藝合成水性環氧固化劑。但是其存在很多問題，如加入過量的酸以保證水溶性固化劑的穩定，而這些有機銨鹽在水中以離子狀態存在，兩組分混合時，陽離子參與了交聯反應，陰離子部分分解，部分游離在塗料漆膜中，遇到水重新回到水中，使得固化後的塗膜的耐化學腐蝕性能變差；環氧樹脂乳液和固化劑的分布不均，導致塗膜不能形成有效的連續的網狀結構，從而影響了漆膜的使用性能。目前市場上的水性環氧地坪塗料中所使用的固化劑和環氧樹脂在製成地坪漆時，相容性不佳，無法做成高光地坪漆。一般市場上解決的辦法是在水性環氧地坪上塗一道水性聚氨酯的清漆。這就使得施工次數增多，且水性聚氨酯固化劑依賴於進口，價格較高，無形中增加了整個水性地坪的成本。本發明從固化劑入手，解決了固化劑與環氧樹脂相容性不佳的問題。按照本發明製備的水性環氧塗料性能和溶劑型環氧相當，光澤也可以按照要求調解，可以不使用水性聚氨酯清漆便得到高的光澤，滿足裝飾的要求。
發明內容
本發明提出的水性環氧固化劑的製備方法是將端氨基聚醚或端羧基聚醚和低分子量的環氧樹脂合成預聚體，然後將其慢慢加入到已溶有促進劑的胺中，並保溫一定時間，加水製得水性環氧固化劑。本發明，製備了一種能夠直接用於固化環氧樹脂的水性固化劑，相比於國內現有的水性固化劑的製備，其合成方法簡單，操作也易於控制，同時沒有加入任何的羧酸，製備的水性環氧固化劑是分散在水中的，沒有任何離子狀態的存在，提高了水性環氧固化劑的穩定性，與環氧樹脂乳液配合使用的耐化學品性及力學性能不會受影響。本發明的技術方案如下: 一種水性環氧固化劑的製備方法，其特點在於該方法包括如下工藝步驟:
(I )預聚體的製備:在70-80°C的溫度條件下，攪拌下，滴加液體環氧樹脂到端氨基聚醚或端羧基聚醚中，滴加完畢後，將體系溫度升高至120 150°C，並保溫2-5h，製備出含親水鏈段的預聚體；其中端氨基聚醚或端羧基聚醚的用量為10 60重量％，液體環氧樹脂或單環氧化合物的用量為90 40重量％ ;將製備出的預聚體冷卻至室溫。對液體環氧樹脂進行擴鏈反應，引入親水基團-聚醚；同時保留一些未反應的環氧基團。( 2 )將固化促進劑慢慢加入至芳香族多胺或脂肪族多胺中，升溫攪拌直至固化促進劑完全溶解；溶解溫度為70 80°C，攪拌時間為I 3h ;將步驟(I )中得到冷卻至室溫的預聚體緩慢加入至溶有固化促進劑的芳香族多胺或脂肪族多胺中，並在80 110°C下保溫I 4h ;最後加入水分散介質，製得固含量為20wt% 80wt%的水性環氧固化劑水分散液。預聚體中未反應的環氧基團將和多胺進行反應，對多胺中的部分伯胺進行封端。本發明中所述的端氨基聚醚或端羧基聚醚為HUNTSMAN公司出品的JEFFAMINE
° M1000、M2070、M600、ED600、ED900和ED2003中任選一種或幾種；所述的液體環氧樹脂為
DOff化學公司出品的DER331、SHELL公司出品的828中任選一種或幾種。本發明中所述的脂肪族多胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺和多乙烯多胺中任選一種或幾種；所述的芳香族多胺為間苯二甲胺和異佛爾酮二胺中任選一種或幾種。本發明步驟(2)中所述的固化促進劑為含有酚羥基的化合物水楊酸、壬基酚、雙酚A、腰果油酚中任選一種或幾種。本發明中所述的水性環氧固化劑水分散液的粒徑D9tl為0.1um 0.3um。本發明中所述的水分散介質為去尚子水，去尚子水佔水性環氧固化劑水分散液總質量的20% 80%。本發明的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，該水性環氧地坪塗料由甲組分和乙組分混合組成，甲組分的重量百分比含量組成為:水性環氧樹脂35 55%，顏填料35 40%，環氧稀釋劑1 2%，成膜助劑2 4%，水7 13%，潤溼分散劑0.5 2%，底材潤溼劑0.1 0.3%，增稠劑0.1 0.4% ;乙組分是按照權利要求1 6所述的方法製得的水性環氧固化劑水分散液；甲組分和乙組分的重量配比等於5:1。本發明的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，所述的水性環氧樹脂是固體雙酚A環氧樹脂水分散液，所述的固體雙酚A環氧樹脂水分散液是環氧當量為450-550g/mol的固體雙酚A環氧樹脂通過表面活性劑在水中形成的穩定分散液，其特徵粒徑D90小於I μ m。本發明的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，所述的水性環氧樹脂選自氰特公司的BECK0P0X EP 385w、上海塗料研究所的上塗牌STW602。本發明的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，所述的成膜助劑選自醇醚類溶劑丙二醇甲醚、丙二醇乙醚中的一種或幾種。本發明的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，所述的潤溼分散劑選自非離子型改性脂肪酸衍生物、含親和顏料的高分子量嵌段共聚物溶液中的一種或幾種，
本發明的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，所述的潤溼分散劑選自德國畢克化學公司的BYK190、氰特公司的additol1^ VXW6208/60。本發明的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，所述的底材潤溼劑選自非離子型脂肪酸脂溶液、聚矽氧烷-聚醚共聚物中的一種。
本發明的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，所述的底材潤溼劑聚矽氧烷-聚醚共聚物是德固賽公司的Tego-245。本發明的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，所述的顏料選自鈦白粉、炭黑、酞靑藍、中鉻黃和檸檬黃中的一種或幾種；所述的填料選自滑石粉、雲母粉、石英粉、沉澱硫酸鋇和高嶺土中的一種或幾種。本發明的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，所述的活性稀釋劑是縮水甘油醚AGE，即十二烷基縮水甘油醚。本發明的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，所述的增稠劑是含有聚醚及疏水成份的乳化物德謙公司的WT-202。本發明的水性環氧地固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，所述的甲組分通過下述步驟製備而得:
(1)按配比將水性環氧樹脂、環氧稀釋劑、潤溼分散劑、成膜助劑和水混合均勻；
(2)按配比將顏填料加入後研磨；
(3)過濾後按配比加入底材潤溼劑、增稠劑後攪拌均勻。本發明中所述的預聚體是由端氨基聚醚或端羧基聚醚與液體環氧樹脂反應，在液體環氧樹脂中加入親水性的聚醚鏈段，這部分加成物有很好的親水性，可以完全的分散在水中；在固化劑的合成中，未反應的液體環氧樹脂在促進劑的作用下，很快的與多元胺反應，封閉了一部分的伯胺，降低了多元胺中伯胺的含量，而預聚體中引入的聚醚鏈段在整個固化劑體系中給予了合成的固化劑一定的親水性，使得固化劑可以分散在水中。本發明提出的 直接用於固化水性環氧樹脂的水性固化劑可以很好的分散於水中，製備成不同固含量不同粘度的產品，可以與水性環氧樹脂乳液很好的混溶，具有很好的固化環氧樹脂體系，形成有效的連續網狀結構。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明作進一步的詳細說明，但本發明保護範圍決不局限於實施例。實施例1。1.預聚體的合成:
向裝有滴液漏鬥、攪拌器、溫度計的500ml四口燒瓶中先加入140g的端氨基聚醚JEFFAMINE ° M1000(HUNSTMAN),升溫至70°C，攪拌下，慢慢滴加309g液體環氧樹脂DER331
(D0W)，滴加完畢後，升溫至130°C，並控溫反應3h。將預聚體冷卻至室溫備用。2.固化劑的合成:
向裝有攪拌器和溫度計的2000ml的四口燒瓶中先加入161g的間苯二甲胺(MXDA)，升溫至70°C,慢慢加入23g的水楊酸(SA),充分攪拌至水楊酸完全溶解,然後將265g的預聚體慢慢加入至四口燒瓶中，並在100°C下保溫2h。反應完成後，在80°C的溫度條件下，滴加994g去離子水到已製備的加成物中，攪拌分散lh，降溫出料，製備出固含量為30重量％的水性環氧固化劑。實施例2。1.預聚體的製備:向裝有滴液漏鬥、攪拌器、溫度計的500ml四口燒瓶中先加入140g的端氨基聚醚JEFFAMINE Q M1000(HUNSTMAN),升溫至70°C，攪拌下，慢慢滴加309g液體環氧樹脂DER331
(DOW)，滴加完畢後，升溫至130°C，並控溫反應3h。將預聚體冷卻至室溫備用。2.固化劑的製備:
向裝有攪拌器和溫度計的2000ml的四口燒瓶中先加入200.6g的異佛爾酮二胺(IPDA),升溫至70°C，慢慢加入23g的雙酚A，充分攪拌至雙酚A完全溶解，然後將265g的預聚體慢慢加入至四口燒瓶中，並在100°C下保溫2h。反應完成後，在80°C的溫度條件下，滴加465.6g去離子水到已製備的加成物中，攪拌分散lh，降溫出料，製備出固含量為30重量％的水性環氧固化劑。實施例3。1.預聚體的製備
向裝有滴液漏鬥、攪拌器、溫度計的500ml四口燒瓶中加入76.2g的端氨基聚醚JEFFAMINE ° M2070CHUNSTMAN),升溫至70°C，攪拌下，慢慢滴加224g液體環氧樹脂DER331
(D0W)，滴加完畢後，升溫至130°C，並控溫反應3h。將預聚體冷卻至室溫備用。2.固化劑的合成
向裝有攪拌器和溫度計的2000 ml的四口燒瓶中先加入161g的間苯二甲胺(MXDA)，升溫至70°C,慢慢加入23g的水楊酸(SA),充分攪拌至水楊酸完全溶解,然後將210g的預聚體慢慢加入至四口燒瓶中，並在100°C下保溫2h。反應完成後，在80°C的溫度條件下，滴加866g去離子水到已製備的加成物中，攪拌分散lh，降溫出料，製備出固含量為30重量％的水性環氧固化劑。實施例4。1.預聚體的製備
向裝有滴液漏鬥、攪拌器、溫度計的500ml四口燒瓶中加入IlOg的端氨基聚醚JEFFAMINE Q M2070 (HUNSTMAN),升溫至70°C，攪拌下，慢慢滴加323.4g液體環氧樹脂
DER331 (D0W)，滴加完畢後，升溫至130°C，並控溫反應3h。將預聚體冷卻至室溫備用。2.固化劑的合成
向裝有攪拌器和溫度計的2000ml的四口燒瓶中先加入200.6g的異佛爾酮二胺(IPDA)，升溫至70°C，慢慢加入25g的水楊酸(SA)，充分攪拌至水楊酸完全溶解，然後將210g的預聚體慢慢加入至四口燒瓶中，並在100°C下保溫2h。反應完成後，在80°C的溫度條件下，滴加958g去離子水到已製備的加成物中，攪拌分散lh，降溫出料，製備出固含量為30重量％的水性環氧固化劑。實施例5。1.預聚體的製備
向裝有滴液漏鬥、攪拌器、溫度計的500ml四口燒瓶中加入120g的端氨基聚醚JEFFAMINE Q ED900 (HUNSTMAN),升溫至70°C，攪拌下，慢慢滴加347.7g液體環氧樹脂
DER331 (D0W)，滴加完畢後，升溫至130°C，並控溫反應3h。將預聚體冷卻至室溫備用。2.固化劑的製備
向裝有攪拌器和溫度計的2000ml的四口燒瓶中先加入150g的間苯二甲胺(MXDA)，升溫至70°C，慢慢加入21g的雙酚A，充分攪拌至雙酚A完全溶解，然後將291.2g的預聚體慢慢加入至四口燒瓶中，並在100°C下保溫2h。反應完成後，在80°C的溫度條件下，滴加1029.5g去離子水到已製備的加成物中，攪拌分散lh，降溫出料，製備出固含量為30重量％的水性環氧固化劑。實施例6。1.預聚體的製備
向裝有滴液漏鬥、攪拌器、溫度計的500ml四口燒瓶中加入120g的端氨基聚醚JEFFAMINE Q ED900 (HUNSTMAN),升溫至70°C，攪拌下，慢慢滴加347.7g液體環氧樹脂
DER331 (D0W)，滴加完畢後，升溫至130°C，並控溫反應3h。將預聚體冷卻至室溫備用。2.固化劑的製備
向裝有攪拌器和溫度計的2000ml的四口燒瓶中先加入187.4g的異佛爾酮二胺(IPDA)，升溫至70°C，慢慢加入30g的水楊酸(SA)，充分攪拌至水楊酸完全溶解，然後將265g的預聚體慢慢加入至四口燒瓶中，並在100°C下保溫2h。反應完成後，在80°C的溫度條件下，滴加1116.7g去離子水到已製備的加成物中，攪拌分散lh，降溫出料，製備出固含量為30重量％的水性環氧固化劑。實施例7。1.預聚體的制 備
向裝有滴液漏鬥、攪拌器、溫度計的500ml四口燒瓶中加入150g的端氨基聚醚JEFFAMINE 9 ED600CHUNSTMAN),升溫至70°C，攪拌下，慢慢滴加437g液體環氧樹脂DER331
(D0W)，滴加完畢後，升溫至130°C，並控溫反應3h。將預聚體冷卻至室溫備用。2.固化劑的製備
向裝有攪拌器和溫度計的2000ml的四口燒瓶中先加入153g的間苯二甲胺(MXDA)，升溫至70°C，慢慢加入20g的水楊酸(SA)，充分攪拌至水楊酸完全溶解，然後將330.4g的預聚體慢慢加入至四口燒瓶中，並在100°C下保溫2h。反應完成後，在80°C的溫度條件下，滴加1128g去離子水到已製備的加成物中，攪拌分散lh，降溫出料，製備出固含量為30重量％的水性環氧固化劑。實施例8。1.預聚體的製備
向裝有滴液漏鬥、攪拌器、溫度計的500ml四口燒瓶中加入150g的端氨基聚醚ED600(HUNSTMAN),升溫至70°C，攪拌下，慢慢滴加437g液體環氧樹脂DER331(D0W)，滴加完畢後，升溫至130°C，並控溫反應3h。將預聚體冷卻至室溫備用。2.固化劑的製備
向裝有攪拌器和溫度計的2000ml的四口燒瓶中先加入191.3g的間苯二甲胺(MXDA)，升溫至70°C，慢慢加入27g的水楊酸(SA)，充分攪拌至水楊酸完全溶解，然後將330.4g的預聚體慢慢加入至四口燒瓶中，並在100°C下保溫2h。反應完成後，在80°C的溫度條件下，滴加1217.3g去離子水到已製備的加成物中，攪拌分散lh，降溫出料，製備出固含量為30重量％的水性環氧固化劑。實施例9。
水性環氧地坪塗料的配方
權利要求
1.一種水性環氧固化劑的製備方法，其特徵在於該方法包括如下工藝步驟: (O預聚體的製備:在70-80°C的溫度條件下，攪拌下，滴加液體環氧樹脂到端氨基聚醚或端羧基聚醚中，滴加完畢後，將體系溫度升高至120 150°C，並保溫2-5h，製備出含親水鏈段的預聚體；其中端氨基聚醚或端羧基聚醚的用量為10 60重量％，液體環氧樹脂或單環氧化合物的用量為90 40重量％ ;將製備出的預聚體冷卻至室溫；(2)將固化促進劑慢慢加入至芳香族多胺或脂肪族多胺中，升溫攪拌直至固化促進劑完全溶解；溶解溫度為70 80°C，攪拌時間為I 3h ;將步驟(I )中得到冷卻至室溫的預聚體緩慢加入至溶有固化促進劑的芳香族多胺或脂肪族多胺中，並在80 110°C下保溫I 4h ;最後加入水分散介質，製得固含量為20wt% 80wt%的水性環氧固化劑水分散液。
2.根據權利要求1所述的水性環氧固化劑的製備方法，其特徵在於步驟(I)中所述的端氨基聚醚或端羧基聚醚為HUNTSMAN公司出品的JEFFAMINED M1000、M2070、M600、ED600、ED900和ED2003中任選一種或幾種；所述的液體環氧樹脂為DOff化學公司出品的DER331、SHE LL公司出品的828中任選一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的水性環氧固化劑的製備方法，其特徵在於步驟(2)中所述的脂肪族多胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺和多乙烯多胺中任選一種或幾種；所述的芳香族多胺為間苯二甲胺和異佛爾酮二胺中任選一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的水性環氧固化劑的製備方法，其特徵在於步驟(2)中所述的固化促進劑為含有酚羥基的化合物水楊酸、壬基酚、雙酚A、腰果油酚中任選一種或幾種。
5.根據權利要求1所述的水性環氧固化劑的製備方法，其特徵在於所述的水性環氧固化劑水分散液的粒徑D9tl為0.1um 0.3um。
6.根據權利要求1所述的水性環氧固化劑的製備方法，其特徵在於所述的水分散介質為去尚子水，去尚子水佔水性環氧固化劑水分散液總質量的20% 80%。
7.一種水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，其特徵在於該水性環氧地坪塗料由甲組分和乙組分混合組成，甲組分的重量百分比含量組成為:水性環氧樹脂35 55%，顏填料35 40%，環氧稀釋劑I 2%，成膜助劑2 4%，水7 13%，潤溼分散劑0.5 2%，底材潤溼劑0.1 0.3%，增稠劑0.1 0.4% ;乙組分是按照權利要求1 6所述的方法製得的水性環氧固化劑水分散液；甲組分和乙組分的重量配比等於5:1。
8.根據權利要求7所述的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，，其特徵在於所述的水性環氧樹脂是固體雙酚A環氧樹脂水分散液，所述的固體雙酚A環氧樹脂水分散液是環氧當量為450-550g/mol的固體雙酚A環氧樹脂通過表面活性劑在水中形成的穩定分散液，其特徵粒徑D9tl小於I μ m。
9.根據權利要求7或8所述的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，其特徵在於所述的水性環氧樹脂選自氰特公司的BECK0P0X EP 385 、上海塗料研究所的上塗牌STW602。
10.根據權利要求7所述的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，其特徵在於所述的成膜助劑選自醇醚類溶劑丙二醇甲醚、丙二醇乙醚中的一種或幾種。
11.根據權利要求7所述的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，其特徵在於所述的潤溼分散劑選自非離子型改性脂肪酸衍生物、含親和顏料的高分子量嵌段共聚物溶液中的一種或幾種。
12.根據權利要求7或11所述的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，其特徵在於所述的潤溼分散劑選自德國畢克化學公司的BYK190、氰特公司的ADDITOLbVXW6208/60。
13.根據權利要求7所述的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，其特徵在於所述的底材潤溼劑選自非離子型脂肪酸脂溶液、聚矽氧烷-聚醚共聚物中的一種。
14.根據權利要求7或13所述的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，其特徵在於所述的底材潤溼劑聚矽氧烷-聚醚共聚物是德固賽公司的Tego-245。
15.根據權利要求7所述的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，其特徵在於:所述的顏料選自鈦白粉、炭黑、酞靑藍、中鉻黃和檸檬黃中的一種或幾種；所述的填料選自滑石粉、雲母粉、石英粉、沉澱硫酸鋇和高嶺土中的一種或幾種。
16.根據權利要求7所述的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，其特徵在於:所述的活性稀釋劑是縮水甘油醚AGE，即十二烷基縮水甘油醚。
17.根據權利要求7所述的水性環氧固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，其特徵在於:所述的增稠劑是含有聚醚及疏水成份的乳化物德謙公司的WT-202。
18.根據權利要求7所述環氧地固化劑在水性環氧地坪塗料中的應用，其特徵在於所述的甲組分通過下述步驟製備而得:(1)按配比將水性環氧樹脂、環氧稀釋劑、潤溼分散齊U、成膜助劑和水混合均勻；(2)按配比將顏填料加入後研磨；(3)過濾後按配比加入底材潤溼劑、增稠劑後攪 拌均勻。
全文摘要
本發明涉及一種水性環氧固化劑的製備方法及其在地坪塗料中的應用。該製備方法包括﹙1﹚預聚體的製備在70-80℃的溫度條件下，滴加液體環氧樹脂到端氨基聚醚或端羧基聚醚中，滴加完畢後，將體系溫度升高至120～150℃，保溫2-5h，製備出含親水鏈段的預聚體；將預聚體冷卻至室溫。﹙2﹚將固化促進劑慢慢加入至芳香族多胺或脂肪族多胺中，升溫攪拌至固化促進劑完全溶解；溶解溫度為70～80℃，攪拌時間為1～3h；將步驟﹙1﹚中得到的冷卻至室溫預聚體緩慢加入至溶有固化促進劑的芳香族多胺或脂肪族多胺中，在80～110℃下保溫1～4h；加入水分散，製得水性環氧固化劑水分散液；應用於水性環氧地坪塗料，與水性環氧樹脂乳液有很好的混溶性，形成連續網狀結構。
文檔編號C08G59/50GK103183810SQ20111045249
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者姚唯亮, 杜飛飛, 金賢君 申請人:上海市塗料研究所