一种水性环氧固化剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种水性环氧固化剂的制备方法，所述的水性环氧固化剂，首先用强心酚与环氧乙烷反应制备而成的强心酚聚氧乙烯醚，将强心酚聚氧乙烯醚与环氧树脂E51进行反应合成一端为聚醚结构，一端为环氧基的改性环氧树脂E51(或者中间为强心酚聚氧乙烯醚，两端分别接两个E51分子，形成两端都为环氧基的结构）；其次合成腰果酚醛胺固化剂，使用腰果酚，脂肪胺，芳香胺，多聚甲醛反应合成；之后将改性环氧树脂E51与腰果酚醛胺固化剂反应，引入亲水性聚醚结构，合成腰果酚固化剂；最后将固化剂进行相反转形成水乳液。

权利要求

1.一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）以重量份数计，在反应釜中投入1‑3份强心酚、0.001‑0.01份的催化剂，由氮气置换反应釜中的空气后，搅拌下升温至110‑130℃，抽真空至‑0.095MPa进行减压脱水；脱水完成后，升温至130‑160℃，滴加0.5‑30份环氧乙烷；升温至140‑180℃熟化0.5‑3小时，冷却至

20‑100℃，加酸调节pH至5‑7，得到强心酚聚氧乙烯醚待用；

2）在反应釜中投入步骤1）所得的1份强心酚聚氧乙烯醚、0.003‑0.005份催化剂，1‑2份环氧树脂E51，搅拌升温至80‑140℃，反应0.5‑5小时后降温至40‑70℃，得到改性环氧树脂待用；

3）在装有分散机和乳化机的反应釜中投入1份腰果酚、0.1‑0.3份脂肪胺、0.1‑0.3份芳香胺及0.1‑0.3份多聚甲醛，搅拌升温至60‑90℃反应1‑4小时；继续搅拌升温至80‑120℃，抽真空至‑0.095MPa进行减压脱水0.5‑2小时；降温至50‑80℃，加入步骤2）得到的0.1‑0.5份改性环氧树脂，反应1‑5小时；降温至30‑60℃后向反应釜中加入1‑2份纯水，最后降温、出料经100目滤网过滤得水性环氧固化剂。

2.根据权利要求1所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中环氧乙烷的滴加时间为2‑8小时。

3.根据权利要求1所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中催化剂为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，质量浓度为40‑60%。

4.根据权利要求1所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中的强心酚纯度大于90%。

5.根据权利要求1所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中的氮气氧含量小于0.1%，置换操作为抽真空至‑0.095MPa，注入氮气至反应釜压力达到0.2MPa，重复3次，然后注入氮气至反应釜内达到标准大气压。

6.根据权利要求1所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中调节pH的酸为乙酸或乳酸。

7.根据权利要求1所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤2）中所用的催化剂为三氟化硼乙醚、叔胺或季铵盐。

8.根据权利要求1所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤3）中脂肪胺为乙二胺或多乙烯多胺，所述多乙烯多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。

9.根据权利要求1所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤3）中的芳香胺为间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷或二氨基二苯基砜。

10.根据权利要求1所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤3）中加水过程中分散机采用周边齿式分散盘，其转速2000‑5000r/min；乳化机采用高剪切乳化机，其转速8000‑13000r/min。

11.根据权利要求1所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中催化剂为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，质量浓度为50%。

说明书

一种水性环氧固化剂的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种水性环氧固化剂的制备方法。

背景技术

[0002] 腰果酚与强心酚是一种从天然腰果壳油中经提炼而成的油状液体，含苯环结构，具有耐高温性能；极性的羟基可提供体系对接触面的润湿和活性；间位含不饱和双键的碳
15直链，能提供体系良好的韧性，优异的憎水性和低渗透性和自干性外。

[0003] 现有的水性环氧固化剂大部分技术是聚乙二醇改性或胺合成物，其应对重防腐领域时防腐性能低，偏向适用于普通防腐领域，而市场中腰果酚水性固化剂产品极少，有很大
的发展空间。

[0004] 本发明所述的水性环氧固化剂，是在腰果酚醛胺固化剂的基础上，为配合市场上水性环氧涂料而开发的一款水性固化剂。

发明内容

[0005] 针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种水性环氧固化剂的制备方法。

[0006] 所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

[0007] 1）以重量份数计，在反应釜中投入1‑3份强心酚、0.001‑0.01份的催化剂，由氮气置换反应釜中的空气后，搅拌下升温至110‑130℃，抽真空至‑0.095MPa进行减压脱水；脱水
完成后，升温至130‑160℃，滴加0.5‑30份环氧乙烷和；升温至140‑180℃熟化0.5‑3小时，冷
却至20‑100℃，加酸调节pH至5‑7，得到强心酚聚氧乙烯醚待用；

[0008] 2）在反应釜中投入步骤1）所得的1份强心酚聚氧乙烯醚、0.003‑0.005份催化剂，1‑2份环氧树脂E51，搅拌升温至80‑140℃，反应0.5‑5小时后降温至40‑70℃，得到改性环氧
树脂待用；

[0009] 3）在装有分散机和乳化机的反应釜中投入1份腰果酚、0.1‑0.3份脂肪胺、0.1‑0.3份芳香胺及0.1‑0.3份多聚甲醛，搅拌升温至60‑90℃反应1‑4小时；继续搅拌升温至80‑120
℃，抽真空至‑0.095MPa进行减压脱水0.5‑2小时；降温50‑80℃，加入步骤2）得到的0.1‑0.5
份改性环氧树脂，反应1‑5小时；降温30‑60℃后向反应釜中加入1‑2份纯水，最后降温、出料
经100目滤网过滤得水性环氧固化剂。

[0010] 所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中环氧乙烷的滴加时间为2‑8小时。

[0011] 所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中催化剂为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，质量浓度为40‑60%，优选为50%。

[0012] 所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中的强心酚纯度大于90%。

[0013] 所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中的氮气氧含量小于0.1%，置换操作为抽真空至‑0.095MPa，注入氮气至反应釜压力达到0.2MPa，重复3次，然后
注入氮气至反应釜内达到标准大气压。

[0014] 所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中调节pH的酸为95%乙酸或98%乳酸。

[0015] 所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤2）中所用的催化剂为三氟化硼乙醚、叔胺或季铵盐。

[0016] 所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤3）中脂肪胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或多乙烯多胺。

[0017] 所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤3）中的芳香胺为间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷或二氨基二苯基砜。

[0018] 所述的一种水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于步骤3）中加水过程中分散机采用周边齿式分散盘，其转速2000‑5000r/min；乳化机采用高剪切乳化机，其转速8000‑
13000r/min。

[0019] 通过采用上述技术，本发明采用强心酚与腰果酚结合，得到的固化剂具有防腐性能优异、适合低温固化、柔韧性好等特点，适用于重防腐领域；而且本发明的水性固化剂能
使水性涂料体系应对重防腐领域的需求有更大的发展空间。

具体实施方式

[0020] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

[0021] 本发明实施例中的分散机采用周边齿式分散盘，其转速2000‑5000r/min；乳化机采用高剪切乳化机，转速8000‑13000r/min。

[0022] 实施例一：

[0023] 一种水性环氧固化剂的制备方法，以下原料的份数均为重量份数，包括以下步骤：

[0024] 1）在反应釜中投入1份强心酚、0.001份的50%氢氧化钾溶液，使用氮气置换反应釜中空气；然后搅拌控温至115℃，抽真空至‑0.095MPa，减压脱水；脱水完成后，升温至140℃，
滴加环氧乙烷5份，滴加时间控制在3小时；滴加完成后，150℃保温熟化1小时，冷却至70℃，
加入纯度为98%乙酸0.002份调节PH至7，出料得6份强心酚聚氧乙烯醚待用；

[0025] 其反应方程式如下：

[0026] ；

[0027] 在反应釜中投入1份步骤1）得到的强心酚聚氧乙烯醚、0.004份四甲基溴化铵，1.5份环氧树脂E51，搅拌升温至85℃，反应4小时，降温70℃，得到2.5份改性环氧树脂待用；

[0028] 其反应方程式如下：；

[0029] 3）在装有分散机和乳化机的反应釜中投入1份腰果酚，0.15份乙二胺，0.15份间苯二甲胺，0.2份多聚甲醛，搅拌升温至70℃，反应2小时；搅拌升温至90℃，抽真空至‑
0.095MPa，减压脱水1小时；降温80℃，加入0.2份改性环氧树脂，反应3小时；降温50℃，分散
机设定转速2000r/min，乳化机设定转速8000r/min，向反应釜中缓慢加入1.2份纯水；最后
降温、出料得到2.6份固化剂成品；

[0030] 其反应方程式如下：

[0031] ；

[0032] 。

[0033] 将该实施例所得产品进行离心稳定性检测，3000r/min转30min不分层沉淀，10℃/60℃高低温24小时交替10天不分层沉淀，证明其离心稳定性好；将该实施例产品与AR555水
性环氧树脂（美国气体公司）按照环氧当量与活泼氢当量摩尔数比1:1混合均匀后按照GB/T 
1727‑1992制备漆膜，根据GB/T 1720‑79（89）测得附着力为0级，根据GB/T 1731‑1993测得
柔韧性为1mm，根据GB/T 1732‑1993测得耐冲击性为40cm，根据GB/T 6739‑2006测得铅笔硬
度为H；使用广州标格达公司直线时间干燥仪（符合ISO9117‑4及ASTM D 5895）测得5℃时漆
膜干燥时间为12小时，0℃漆膜干燥时间为23小时；使用广州标格达公司可程式盐雾腐蚀试
验箱（符合GB/T 1771及ISO 7253）测得其清漆漆膜可耐盐雾1500小时以上。

[0034] 实施例二：

[0035] 一种水性环氧固化剂的制备方法，按照重量份计，包括以下步骤：

[0036] 1）在反应釜中投入1.2份强心酚、0.004份的50%氢氧化钠溶液，使用氮气置换反应釜中空气；然后搅拌控温至120℃，抽真空至‑0.095MPa，减压脱水；脱水完成后，升温至145
℃，滴加环氧乙烷10份，滴加时间控制在4小时；保温155℃熟化0.5小时，冷却至80℃，加入
纯度为99%的乳酸0.002份调节PH至6，出料得到11.2强心酚聚氧乙烯醚待用；

[0037] 2）在反应釜中投入1份步骤1）得到的强心酚聚氧乙烯醚、0.003份四乙基溴化铵，2份环氧树脂E51，搅拌升温至100℃，反应3小时，降温70℃，得到3份改性环氧树脂待用；

[0038] 3）在装有分散机和乳化机的反应釜中投入1份腰果酚，0.2份三乙烯四胺，0.1份二氨基二苯基甲烷，0.25份多聚甲醛，搅拌升温至80℃，反应3小时；搅拌升温至100℃，抽真空
至‑0.095MPa，减压脱水1.5小时；降温70℃，加入0.3份步骤2）得到的改性环氧树脂，反应3
小时；降温40℃，分散机设定转速2500r/min，乳化机设定转速9000r/min，控制1小时内向反
应釜中加入1.3份纯水；最后降温、出料得到2.9份固化剂成品水性环氧固化剂。

[0039] 将该实施例所得产品进行离心稳定性检测，2500r/min转40min不分层沉淀，证明其离心稳定性好；10℃/60℃高低温24小时交替10天不分层沉淀；将该实施例产品与AR555
水性环氧树脂（美国气体公司）按照环氧当量与活泼氢当量摩尔数比1:1混合均匀后按照
GB/T 1727‑1992制备漆膜，根据GB/T 1720‑79（89）测得附着力为0级，根据GB/T 1731‑1993
测得柔韧性为1mm，根据GB/T 1732‑1993测得耐冲击性为50cm，根据GB/T 6739‑2006测得铅
笔硬度为HB。使用广州标格达公司直线时间干燥仪（符合ISO9117‑4及ASTM D 5895）测得5
℃时漆膜干燥时间为12.2小时，0℃漆膜干燥时间为24小时；使用广州标格达公司可程式盐
雾腐蚀试验箱（符合GB/T 1771及ISO 7253）测得其清漆漆膜可耐盐雾1600小时以上。

[0040] 实施例三：

[0041] 1）在反应釜中投入1.5份强心酚、0.006份的50%氢氧化钾溶液，使用氮气置换反应釜中空气；然后搅拌控温至130℃，抽真空至‑0.095MPa，减压脱水；脱水完成后，升温至150
℃，滴加环氧乙烷15份，滴加时间控制在5小时；160℃保温熟化1小时，冷却至70℃，加入纯
度为98%乙酸0.005份调节PH至7，得到16.5份强心酚聚氧乙烯醚待用；

[0042] 2）在反应釜中投入1份步骤1）得到的强心酚聚氧乙烯醚、0.005份三氟化硼乙醚，1.8份环氧树脂E51，搅拌升温至110℃，反应4小时，降温65℃，得到2.8份改性环氧树脂待
用；

[0043] 3）在装有分散机和乳化机的反应釜中投入1份腰果酚，0.12份四乙烯五胺，0.1份间苯二甲胺，0.2份多聚甲醛，搅拌升温至85℃，反应4小时；搅拌升温至120℃，抽真空至‑
0.095MPa，减压脱水0.5小时；降温60℃，加入0.4份改性环氧树脂，反应5小时；降温45℃，向
反应釜中缓慢加入1.5份纯水；最后降温、出料得到3.1份固化剂成品。

[0044] 将该实施例所得产品进行离心稳定性检测，3500r/min转20min不分层沉淀，证明其离心稳定性好；10℃/60℃高低温24小时交替10天不分层沉淀；将该实施例产品与AR555
水性环氧树脂（美国气体公司）按照环氧当量与活泼氢当量摩尔数比1:1混合均匀后按照
GB/T 1727‑1992制备漆膜，根据GB/T 1720‑79（89）测得附着力为1级，根据GB/T 1731‑1993
测得柔韧性为1mm，根据GB/T 1732‑1993测得耐冲击性为60cm，根据GB/T 6739‑2006测得铅
笔硬度为B。使用广州标格达公司直线时间干燥仪（符合ISO9117‑4及ASTM D 5895）测得5℃
时漆膜干燥时间为11.5小时，0℃漆膜干燥时间为22.3小时；使用广州标格达公司可程式盐
雾腐蚀试验箱（符合GB/T 1771及ISO 7253）测得其清漆漆膜可耐盐雾1650小时以上。