一种非离子型水性环氧固化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种非离子型水性环氧固化剂及其制备方法，该固化剂含有接枝在固化剂侧链的甲氧基聚乙二醇非离子亲水链段，用如下原料合成，各原料用量按重量百分数计：二异氰酸酯2～5％，甲氧基聚乙二醇8～12％，双酚A型环氧树脂19～30％，单环氧化合物7～13％，多元胺10～17％，余量为去离子水，所述甲氧基聚乙二醇分子量为500～800。本发明专利技术的固化剂VOC极低，对颜、填料有较好的分散性，用该固化剂制备的A组分有较好的稳定性，与水性环氧树脂配制成涂料，可在工业防腐领域、地坪领域等进行广泛应用，有着优异柔韧性、防腐蚀性、耐化学品性。制备方法便于操作，工艺简便，符合环保要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
环氧树脂由于其独特的化学结构与优异的力学性能，越来越广泛应用于胶黏剂领 域和地坪、防腐涂料领域，尤其在涂料领域得到广泛关注和应用。随着环保观念的重视，环 保法规日益严厉，水性环氧涂料应运而生，且用户对其溶剂含量限量越来越严苛，对涂膜性 能要求越来越高。水性环氧涂料体系由水性环氧树脂与水性环氧固化剂构成其成膜物质， 水性环氧固化剂的结构特点、溶剂含量，对涂料的涂膜性能、总挥发性有机化合物(V0C)起 着关键作用。 现有的水性环氧固化剂通常分为离子型与非离子型，少数一些固化剂为阳离子-非离子型。离子型固化剂是在树脂中采用有机酸中和叔胺的方式形成水性化体系的，已有 相当资料证明有机酸对固化剂的颜、填料分散稳定性、涂膜防腐蚀性能、闪锈抑制有负面作 用;非离子型固化剂是在固化剂中引入非离子的聚醚类链段，使之水性化。通常，非离子链 段是通过嵌段、扩链接入固化剂中，使固化剂水性化，但容易造成固化剂粘度增大，需要较 多溶剂稀释以降低粘度。也有一些固化剂采用过量多元胺与环氧树脂或含聚醚链段的环氧 树脂扩链，再通过减压蒸馏，除去溶剂与多余胺来保证固化剂的低溶剂含量及规整结构特 点，但制备工艺复杂，蒸出溶剂与多余胺不易分离循环利用，造成原料浪费与环境污染。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是：提供一种非离子型水性环氧固化剂，其以接枝方式引入 适量甲氧基聚乙二醇非离子型亲水链段，避免了现有以嵌段方式引入非离子型亲水链段所 带来的前述诸多缺点。 实现本专利技术第一个目的的技术方案是：一种非离子型水性环氧固化剂，其特征在 于，它含有接枝在固化剂侧链的甲氧基聚乙二醇非离子亲水链段，用如下原料合成，各原料 用量按重量百分数计:二异氰酸酯2~5份，甲氧基聚乙二醇8~12%，双酚A型环氧树脂19~ 30%，单环氧化合物7~13%，多元胺10~17%，余量为去离子水，所述甲氧基聚乙二醇分子 量为500~800。 上述非离子型水性环氧固化剂中，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮 二异氰酸酯中的一种或两种。 上述非离子型水性环氧固化剂中，所述单环氧化合物为丁基缩水甘油醚、苯基缩 水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚中的一种或两种。 上述非离子型水性环氧固化剂中，所述多元胺为三乙烯四胺和四乙烯五胺中的一 种或两种。 上述非离子型水性环氧固化剂，其特征在于，所述双酚A型环氧树脂的环氧值为 0.18 ~0.51〇 本专利技术的第二个目的是:提供一种便于操作，工艺简便，符合环保要求的非离子型 水性环氧固化剂的制备方法。 实现本专利技术第二个目的的技术方案是:一种上述的非离子型水性环氧固化剂的制 备方法，其特征在于，按上述的各个原料用量准备原料，保存待用，然后分三步合成，具体操 作如下： ①制备异氰酸酯半封闭物A 在反应容器内加入二异氰酸酯，升温至45~80°C并在此温度滴加甲氧基聚乙二 醇，滴加时间为2~4h，滴加完毕，在50~80°C保温2h后，测定-N⑶含量不再降低，即制得异 氰酸酯半封闭物A，以上操作均在搅拌下进行； ②制备中间产物B在反应容器内加入双酚A型环氧树脂，升温至50~100°C，1.5~4h内将步骤①制得 的异氰酸酯半封闭物A分多份、等间隔加入反应容器内，此间温度在50~100°C，全部加完 后，再在50°C~110°C之间逐步升温并保温，总计4~6h，测定-N⑶含量，直至-N⑶含量< 0.3wt %时，结束反应，制得中间产物B，以上操作均在搅拌下进行； ③制备非离子型水性环氧固化剂 在反应容器内加入多元胺，升温至45~80°C并在此温度滴加单环氧化合物，2~4h 内滴加完毕，在50~80°C保温2~4h，随后，在50 ± 2°C，将步骤②制得的中间产物B分多份、 等间隔加入反应容器内，在1.5~4h内全部加完后，再在45~90°C之间逐步升温并保温，总 计4~6h，加入去离子水，制得非离子型水性环氧固化剂，以上操作均在搅拌下进行。 上述非离子型水性环氧固化剂的制备方法中，在所述步骤②中，将步骤①制得的 异氰酸酯半封闭物A全部加完后，再在60 ± 2°C保温2h，之后升温至80 ± 2°C保温2h，再升温 至100 ± 2°C保温2h，测定-NC0含量直至-NC0含量<0.3wt %时，结束反应，制得中间产物B，以 上操作均在搅拌下进行。 上述非离子型水性环氧固化剂的制备方法中，在所述步骤③中，将步骤②制得的 中间产物B加完后，再在50 ± 2°C保温2h，之后升温至70 ± 2°C保温2h，再升温至80 ± 2°C保温 2h后，加入去离子水，制得非离子型水性环氧固化剂，以上操作均在搅拌下进行。 本专利技术的技术效果是： 1、本专利技术技术方案的非离子型水性环氧固化剂是采用甲氧基聚乙二醇作为非离 子亲水性物质且接枝在固化剂侧链，故具有如下优点：①本专利技术固化剂的亲水性物质使用量较嵌段方式减少，而又不影响固化剂的水性 化，同时由于减少了非离子亲水物质的使用量，故用本专利技术固化剂配制的涂料，其涂膜的耐 水性、防腐性能得到提尚；②本专利技术固化剂采用甲氧基聚乙二醇作为非离子亲水性物质且接枝在固化剂侧 链，使固化剂的粘度更低，实现较高的固体含量，而且合成过程中无需有机溶剂稀释，大大 降低了 V0C，符合目前日益严格的环保要求，避免了以嵌段方式引入非离子型亲水链段造成 固化剂粘度较大所带来的诸多缺点；③本专利技术固化剂的多元胺用量恰当，未采用过量胺，故无需通过减压蒸馏除去溶 剂和多余胺，也避免了蒸出的溶剂与多余胺不易分离循环利用，造成原料浪费和环境污染 的缺点。 2、由于本专利技术的固化剂是非离子型的，因此，无需有机酸中和，有利于增强固化剂 分散颜、填料的稳定性，有利于抑制水性涂料在金属基材上的闪锈现象，有利于涂膜的长效 防腐蚀。 3、本专利技术提供的非离子型水性环氧固化剂的制备方法，可以使固化剂在合成过程 中获得更低的粘度，合成过程中无需有机溶剂稀释，也无需通过减压蒸馏有机溶剂或过量 多元胺来实现固化剂的零V0C，使制备工艺更简便，并能降低生产成本。【具体实施方式】 以下结合实施例对本专利技术做进一步描述，但不局限于此。 实施例及对比例所用原材料除另有说明外均为市售工业用品，可通过商业渠道购 得。 本专利技术非离子型水性环氧固化剂合成时，各原料用量按重量百分数计如下：二异 氰酸酯2~5%，甲氧基聚乙二醇8~12%，双酸A型环氧树脂19~30%，单环氧化合物7~ 13%，多兀胺10~17%，余量为去尚子水。 实施例1制备非离子型水性环氧固化剂 ( - )准备原料 按表1用量称取各个原料，待用； 表 1(二）制备方法分三步合成，具体操作如下：①制备异氰酸酯半封闭物A在反应容器内加入异佛尔酮二异氰酸酯，升温至50 ± 2°C并在此温度滴加甲氧基 聚乙二醇，滴加时间为4h，滴加完毕，lh内缓慢升温至80±2°C，保温2h后，每隔半小时测定- NCO含量，直至-N⑶含量在5. lwt%左右并不再下降，即制得异氰酸酯半封闭物A，以上操作 均在搅拌下进行； ②制备中间产物B在反应容器中加入双酚A型环氧树脂E-44，升温至60 ± 2°C，将步骤①制得的异氰 酸酯半封闭物A等分4份，间隔30min加入一次，此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非离子型水性环氧固化剂，其特征在于，它含有接枝在固化剂侧链的甲氧基聚乙二醇非离子亲水链段，用如下原料合成，各原料用量按重量百分数计：二异氰酸酯2～5份，甲氧基聚乙二醇8～12％，双酚A型环氧树脂19～30％，单环氧化合物7～13％，多元胺10～17％，余量为去离子水，所述甲氧基聚乙二醇分子量为500～800。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祝宝英，许飞，胡中，张汉青，庄振宇，朱柯，刘明，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油常州涂料化工研究院有限公司，中海油能源发展股份有限公司，中海油常州环保涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11