[发明专利]水性聚氨酯改性环氧树脂固化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属化工技术领域，具体涉及水性聚氨酯改性环氧树脂固化剂的制备方法。 

背景技术

随着涂料科学和技术的发展以及人们新的理念和法规意识，对环保提出了愈来愈高的要求。由于传统的溶剂型涂料挥发出来的有机溶剂对大气污染和人体健康带来了严重的不良后果，因此向低VOC、高效、节能、生态方向发展，研究和开发环保型高性能涂料已成为涂料界的共识，也是涂料工业发展的必然出路。 

水性环氧涂料具有诸多优点，如低VOC、较小气味、使用安全、可用水清洗等，是一类环境友好的高分子材料，因此，尽管水性环氧涂料原材料价格较高，但在工业和商业上人有很大吸引力，不断地被推广使用。但该涂料在国内尚未大量应用，一个重要原因是与其配伍的固化剂仍然有局限性，所以固化剂的开发就成为了推广水性环氧涂料的关键。 

第一代水性固化剂是将环氧树脂和伯胺、仲胺混和反应后，再将反应混和物与聚氧化乙烯系非离子表面活性剂或聚乙烯醇分散到水中，制得乳液型环氧树脂固化剂，但由于含有大量游离的表面活性剂，与水性环氧树脂固化成膜，它们与环氧树脂的相容性差、使用寿命短、耐水性差。 

此后又研发了第2代水性环氧固化剂，即采用相对低分子质量液体环氧与二乙烯三胺或多乙烯多胺反应，生成端氨基环氧-胺加成物，再经封端和成盐工艺合成水溶性环氧固化剂。此种固化剂由于树脂和固化剂的分布不均，导致漆膜不能形成有效的连续的网状结构，影响了漆膜的使用性能。同时反应中的解离出的乙酸根阴离子不参加反应也不能从涂膜中及时除去，而能以游离的状态存在漆膜中，影响涂膜的耐水性能。所以第2代水性环氧成膜后，很难达到溶剂型环氧的力学生能、耐化学腐蚀等基本性能。 

发明内容

本发明提出的水性聚氨酯改性环氧树脂固化剂的制备方法是运用化学改性法，将亲水链段、聚氨酯预聚体引入环氧树脂，即聚氨酯改性水性环氧树脂，本研制工作，通过聚氨酯对环氧树脂的改性，增韧改善了环氧树脂涂料性能。再与多胺加成，制备了具有自乳化性能的水性环氧固化剂，用其配制的涂料综合性能优良，成本较低。 

本发明的技术方案如下： 

(1)选一种聚乙二醇加入催化剂三氟化硼乙醚再加入环氧树脂，搅拌并加热一段时间，制备出两端都是环氧基的改性环氧树脂。其中催化剂用量为环氧树脂重量的1～4％；聚乙二醇和环氧树脂的反应体系中羟基与环氧基的摩尔比为1∶1～3，反应温度为80～110℃，反应时间为4～8h。 

(2)选取二乙烯三胺，滴加等摩尔的单环氧化合物501(丁基缩水甘油醚)，制备出封端产物。反 应温度为60～90℃，反应时间为1.5～2.5h。 

(3)将(1)中得到的改性环氧树脂与双环氧化合物128(双酚A型缩水甘油醚)、聚氨酯预聚体按一定比例混合反应，制备出聚氨酯改性双环氧化合物。其中改性环氧树脂与双环氧化合物128的质量比为1∶1～2，聚氨酯预聚体的添加量为双环氧化合物128质量的5～8％，加热至60～90℃，反应时间为2～4h。 

(4)向(2)制备出的封端产物中滴加(3)制备出的聚氨酯改性双环氧化合物，得到加成产物。聚氨酯改性双环氧化合物的环氧基等摩尔于封端产物端氨基，反应温度为60～90℃，反应时间为1.5～2.5h。 

(5)向(4)加成产物中滴加冰乙酸中和成盐，然后加入水制备出水性聚氨酯改性环氧树脂固化剂。其中加水稀释至固含量为40～60％，反应温度为60～90℃，反应时间为1.5～2.5h。 

所述步骤(1)中采用的一种聚乙二醇为聚乙二醇1000、乙二醇4000或乙二醇6000，所述的环氧树脂为E-44环氧树脂(环氧值为0.44mol/100g)。 

所述步骤(3)中水性聚氨酯改性环氧树脂固化剂的制备方法，其特征是所述的步骤(3)中，聚氨酯预聚体为TDI(甲苯二异氰酸酯)、MDI(二甲苯烷二异氰酸酯)、HDI(六亚甲基二异氰酸酯)中的一种 

本发明提出的水性聚氨酯改性环氧树脂固化剂由于链段中引入了一种含非离子型亲水链段的化合物，改善了固化物膜的脆性，提高了环氧乳液的韧性，降低玻璃化温度和固化温度，同时使环氧树脂具有自乳化性能。而聚氨酯预聚体引入环氧树脂使其固化后所得漆膜具有优越的耐水性、耐溶剂性、耐化学药品性以及柔韧性，从而具备了聚氨酯的优良特性，克服了环氧树脂本身的缺点。 

所得水性环氧树脂固化剂的物理性能参数： 

具体实施方式：

下面通过实例对本发明作进一步详细说明： 

实施例1