[发明专利]一种常温水性环氧固化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及固化剂技术领域，尤其涉及一种高固含低粘度的常温水性环氧固化剂及其制备方法和应用。常温水性环氧固化剂通过间苯二甲胺和单环氧化合物反应生成。当单环氧化合物为苯基缩水甘油醚时，所得常温水性环氧固化剂包括以下结构式一、结构式二所示组分和间苯二甲胺的一种或两种及以上的组合。本发明的常温水性环氧固化剂的制备方法，其采用单环氧化合物与多胺类化合物加成，不会形成高分子量的化合物，产物粘度较低且可调节，无副产物生成，固含量为百分百。本发明采用一步合成法制备固化剂，无需催化剂、无需提纯步骤，合成制备方法极为简便，适合工业化发展。

技术领域

本发明涉及固化剂技术领域，尤其涉及一种高固含低粘度的常温水性环氧固化剂及其制备方法和应用。

背景技术

环氧树脂是一类具有良好的粘接性、电绝缘性、化学稳定性的热固性高分子材料,其应用广泛，常作为涂料的树脂基体。环氧树脂在使用时需要加入固化剂，使之发生固化反应，生成立体网状结构的产物，显现其优良的性能。固化剂在环氧树脂的应用中具有不可缺少的，甚至在某种程度上起着决定性的作用。由于溶剂型环氧涂料含有苯类、甲醛等严重危害人体和生态环境的有机挥发物(VOCs)，根据当代国家节能减排以及“双碳”目标的要求，以水为溶剂、低VOCs的水性环氧涂料是目前高性能涂料发展的必然趋势，而这也对水性环氧涂料所用固化剂的研发提出了要求。

脂肪族多胺是最简单也是最常见的固化剂，其成本低廉、反应活性高，可室温快速固化环氧树脂。目前，市面上大部分针对水性环氧涂料所开发的固化剂为脂肪族多胺与双酚A环氧反应，再与有机酸中和成盐制得离子型固化剂；或在脂肪族多胺中添加聚醚多元醇制得非离子型固化剂。以上方法合成的固化剂由于分子量较大而粘度大，使得纯物质很难与涂料A组分混合均匀，严重影响涂装应用及固化物的性能，对于大面积施工会带来不利影响。所以，以上提及的固化剂在合成时就需加入水或醇醚类物质以降低粘度，增加与环氧树脂乳液混合时的相容性。水与溶剂的加入使得固化剂的固含量不高，一定程度上影响了其室温下的固化活性，同时也使得固化后的收缩率较大。因此，开发高固含、低粘度的常温水性环氧固化剂是目前学术界和工业界的重要研究课题。

间苯二甲胺是一种重要的化工原料，可用于制造耐热、无毒、水下施工、加热快速固化的高性能环氧树脂固化剂。由于分子结构中含有脂肪族伯氨基团，可作为常温固化剂使用；分子中苯环结构的存在也使其固化物性能优于脂肪族多胺，类似于芳香族多胺。然而，间苯二甲胺易吸收空气中的二氧化碳生成氨基甲酸盐而变为白色固体，对环氧树脂固化过程产生不利影响，尤其是与水接触后更会加速此过程。所以，间苯二甲胺忌水且不能长时间暴露在空气中，无法直接应用于水性环氧涂料体系中。

在公开号为CN202011580580.8中公开了一种水性环氧树脂固化剂及其制备方法，其以间苯二甲胺为底物进行常规的环氧加成改性，再通过1-甲基吡咯烷-3-羧酸引入羧基，使环氧树脂上枝接羧基提高对光照的不耐性。此方法制得的水性环氧树脂固化剂由于粘度很大，需加入溶剂稀释使其固含量未超过50％。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种高固含、低粘度的常温水性环氧固化剂的制备方法。其通过单环氧化合物，经环氧加成法得到的环氧固化剂解决了间苯二甲胺的忌水问题，可以直接应用于水性环氧涂料体系中，且能长时间暴露在空气中。

相应地，本发明还提供一种高固含、低粘度的常温水性环氧固化剂。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种常温水性环氧固化剂的制备方法，常温水性环氧固化剂通过间苯二甲胺和单环氧化合物反应生成。

常温水性环氧固化剂的制备方法优选地方案中，单环氧化合物为但不仅限于苯基缩水甘油醚、邻甲酚缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚、C12-C14醇缩水甘油醚中的一种或两种以上的组合。