本發(fā)明涉及環(huán)氧涂料，尤其涉及一種強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、環(huán)氧樹(shù)脂具有一系列優(yōu)異性能而廣泛應(yīng)用于涂裝行業(yè)，其中水性環(huán)氧固化劑是水性環(huán)氧體系的重要組成部分，其組成和結(jié)構(gòu)直接影響涂膜的物理化學(xué)性能。根據(jù)合成過(guò)程中引入基團(tuán)的種類(lèi)不同，可將水性環(huán)氧固化劑分為離子型和非離子型。水性非離子型環(huán)氧固化劑具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性好、與水性環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)配成膜形成的漆膜耐鹽霧性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，但其生產(chǎn)成本較高，應(yīng)用受限；水性離子型環(huán)氧固化劑的生產(chǎn)成本相對(duì)較低，具有更好的實(shí)際應(yīng)用前景。

2、現(xiàn)有水性離子型環(huán)氧固化劑大多是在最后的加成物中利用有機(jī)酸中和一部分伯胺或仲胺成鹽，制成水性環(huán)氧體系，但成鹽過(guò)程中加入的有機(jī)酸會(huì)與金屬基材反應(yīng)，形成的羧酸鹽屬于弱酸弱堿鹽，親水性較差，同時(shí)對(duì)于環(huán)境的ph值較為敏感，從而降低涂層的耐腐蝕性能。此外，傳統(tǒng)水性離子型環(huán)氧固化劑對(duì)酸堿性較為敏感，在加入顏填料配制涂料時(shí)，容易失去穩(wěn)定性。另外還存在環(huán)氧乳液與固化劑匹配性差等缺陷，難以滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用要求。因此，開(kāi)發(fā)一種儲(chǔ)存穩(wěn)定性好、與環(huán)氧乳液復(fù)配形成的漆膜防腐性能優(yōu)異的離子型水性環(huán)氧固化劑具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑及其制備方法和應(yīng)用，所得強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑穩(wěn)定性好、與環(huán)氧乳液復(fù)配形成的漆膜耐水、耐酸、耐中性鹽霧等防腐性能優(yōu)異。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下制備原料：牛磺酸10～20份，胺20～35份，二元環(huán)氧樹(shù)脂65～70份，單縮水甘油醚類(lèi)化合物6～12份，有機(jī)溶劑35～40份，水80～95份；

4、所述二元環(huán)氧樹(shù)脂包括二縮水甘油醚類(lèi)化合物和雙環(huán)氧基團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂；

5、所述強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑的制備方法，包括以下步驟：

6、將所述?；撬?、所述胺和所述有機(jī)溶劑混合，進(jìn)行中和反應(yīng)，得到銨鹽混合物；

7、將所述銨鹽混合物與所述二縮水甘油醚類(lèi)化合物、所述雙環(huán)氧基團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂混合，進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，得到中間體；

8、將所述單縮水甘油醚類(lèi)化合物與所述中間體混合，進(jìn)行封端反應(yīng)后，加入水，得到強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑。

9、優(yōu)選的，所述胺包括脂肪胺和芳香胺中的一種或多種，所述脂肪胺包括乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、n-(2-氨乙基)哌嗪、1,3-環(huán)己二甲胺、1,2-環(huán)己二胺和異佛爾酮二胺中的一種或多種；所述芳香胺包括間苯二甲胺、對(duì)苯二胺、間苯二胺和4,4'-二氨基聯(lián)苯中的一種或多種。

10、優(yōu)選的，所述二縮水甘油醚類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)式如式ⅰ所示：

11、

12、式ⅰ中，2≤n≤20，n為整數(shù)；

13、所述雙環(huán)氧基團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)式如式ⅱ所示：

14、

15、式ⅱ中，1≤m≤10，m為整數(shù)。

16、優(yōu)選的，所述二縮水甘油醚類(lèi)化合物和所述雙環(huán)氧基團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂的摩爾比為1:10～25。

17、優(yōu)選的，所述單縮水甘油醚類(lèi)化合物包括c1～c14烷基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚和芐基縮水甘油醚中的一種或多種。

18、優(yōu)選的，所述強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑的固含量≥50wt.％。

19、本發(fā)明還提供了一種強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑的制備方法，包括以下步驟：

20、將所述?；撬帷⑺霭泛退鲇袡C(jī)溶劑混合，進(jìn)行中和反應(yīng)，得到銨鹽混合物；

21、將所述銨鹽混合物與所述二縮水甘油醚類(lèi)化合物、所述雙環(huán)氧基團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂混合，進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，得到中間體；

22、將所述單縮水甘油醚類(lèi)化合物與所述中間體混合，進(jìn)行封端反應(yīng)后，加入水，得到強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑。

23、優(yōu)選的，所述中和反應(yīng)的溫度為40～60℃，時(shí)間為0.5～2h；所述擴(kuò)鏈反應(yīng)的溫度為50～100℃，時(shí)間為3～5h；所述封端反應(yīng)的溫度為50～100℃，時(shí)間為1～3h。

24、優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑包括丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚中的一種或幾種。

25、本發(fā)明還提供了上述強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑或上述制備方法制備得到的強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑在環(huán)氧涂料中的應(yīng)用。

26、有益效果：

27、本發(fā)明首先將?；撬崤c胺進(jìn)行中和成鹽反應(yīng)，通過(guò)牛磺酸中磺酸基與多胺進(jìn)行中和反應(yīng)得到親水型銨鹽，從而提高固化劑的親水能力，得到穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹(shù)脂，同時(shí)大幅降低離子型水性環(huán)氧固化劑的成本；本發(fā)明將所得親水型銨鹽與二縮水甘油醚類(lèi)化合物和雙環(huán)氧基團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，通過(guò)二縮水甘油醚類(lèi)化合物調(diào)節(jié)固化劑的親水親油平衡值，從而調(diào)節(jié)離子型水性環(huán)氧固化劑的親水親油值，通過(guò)胺基與雙環(huán)氧基團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行接枝開(kāi)環(huán)，提高固化劑的交聯(lián)密度與分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的致密程度，從而提高了固化劑與環(huán)氧乳液的相容性，改善漆膜的防腐性能，致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也提升了固化劑的耐水性能；最后采取單縮水甘油醚類(lèi)化合物對(duì)體系中殘余的伯胺進(jìn)行封端，既能提高固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂的相容性，又能降低伯胺氫的含量，延長(zhǎng)強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑的儲(chǔ)存時(shí)間。

28、本發(fā)明通過(guò)加入?；撬?，所得離子型水性環(huán)氧固化劑呈酸性，將所得漆膜在0.5％h2so4溶液中測(cè)試其耐酸性能時(shí)，體系的酸性條件有利于與硫酸中的氫離子發(fā)生氫氫交換，通過(guò)離子交換進(jìn)而大幅提高固化劑漆膜的耐酸性能；同時(shí)牛磺酸中磺酸結(jié)構(gòu)可以在制成漆膜時(shí)與板材表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一層化學(xué)保護(hù)層進(jìn)一步提高漆膜的防腐性能，同時(shí)也提高漆膜與器材之間的附著力；在測(cè)試漆膜耐鹽霧性能中，?；撬崤c胺中和形成的銨鹽遇到鹽霧中的陽(yáng)離子組分時(shí)不穩(wěn)定，發(fā)生胺解形成陰離子，游離的陰離子進(jìn)而與鹽霧中的陽(yáng)離子相結(jié)合，提升了漆膜的耐鹽霧性能。

技術(shù)特征：

1.一種強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑，其特征在于，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下制備原料：?；撬?0～20份，胺20～35份，二元環(huán)氧樹(shù)脂65～70份，單縮水甘油醚類(lèi)化合物6～12份，有機(jī)溶劑35～40份，水80～95份；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑，其特征在于，所述胺包括脂肪胺和芳香胺中的一種或多種，所述脂肪胺包括乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、n-(2-氨乙基)哌嗪、1,3-環(huán)己二甲胺、1,2-環(huán)己二胺和異佛爾酮二胺中的一種或多種；所述芳香胺包括間苯二甲胺、對(duì)苯二胺、間苯二胺和4,4'-二氨基聯(lián)苯中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑，其特征在于，所述二縮水甘油醚類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)式如式ⅰ所示：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑，其特征在于，所述二縮水甘油醚類(lèi)化合物和所述雙環(huán)氧基團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂的摩爾比為1:10～25。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑，其特征在于，所述單縮水甘油醚類(lèi)化合物包括c1～c14烷基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚和芐基縮水甘油醚中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑，其特征在于，所述強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑的固含量≥50wt.％。

7.權(quán)利要求1～6所述強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述中和反應(yīng)的溫度為40～60℃，時(shí)間為0.5～2h；所述擴(kuò)鏈反應(yīng)的溫度為50～100℃，時(shí)間為3～5h；所述封端反應(yīng)的溫度為50～100℃，時(shí)間為1～3h。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑包括丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚中的一種或幾種。

10.權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑或權(quán)利要求7～9任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑在環(huán)氧涂料中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于環(huán)氧涂料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明水性環(huán)氧固化劑包括以下質(zhì)量份數(shù)的制備原料：?；撬?0～20份，胺20～35份，二元環(huán)氧樹(shù)脂65～70份，單縮水甘油醚類(lèi)化合物6～12份，有機(jī)溶劑35～40份，水80～95份；所述二元環(huán)氧樹(shù)脂包括二縮水甘油醚類(lèi)化合物和雙環(huán)氧基團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂。本發(fā)明通過(guò)胺對(duì)?；撬嶂泻偷玫接H水型銨鹽，通過(guò)滴加二元環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)胺以及?；撬釘U(kuò)鏈，最后使用單縮水甘油醚類(lèi)化合物封閉體系中多余的伯胺，得到強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑；所得強(qiáng)耐酸離子型水性環(huán)氧固化劑具有親水性，與環(huán)氧乳液混合固化形成的漆膜具有優(yōu)異的附著力和防腐性能，且制備成本低。

技術(shù)研發(fā)人員：王海,汪俊斌,劉冬立,閆磊,祝曉強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇富琪森新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6