[发明专利]一种自乳化型水性环氧固化剂乳液及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及水性环氧固化剂及其制备技术，特别是一种不另加乳化剂的自乳化型水性环氧固化剂乳液及其制备技术。

技术背景：

半个多世纪以来，环氧树脂凭借其优异的力学性能、粘接性能、电绝缘性能、加工性能以及耐腐蚀性能在涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料等众多领域得到了广泛的应用。在环氧树脂应用中，固化剂占有十分重要的位置。然而传统的固化剂大都为溶剂型体系，不但消耗大量的溶剂，浪费了资源，而且对动植物赖以生存的自然环境造成日趋严重的威胁。因此，多年来，人们一直都在努力实现环氧固化剂的水性化，尤其零VOC(挥发性有机化合物)含量的自乳化型水性环氧固化剂更是人们努力的目标。

目前，国内外报道的水性环氧体系使用的固化剂主要为三大类：其一，水溶性环氧固化剂；其二，外加乳化剂乳化的水性环氧固化剂乳液；其三，固化剂分子本身含有亲水链段的自乳化型水性环氧固化剂乳液。

水溶性环氧固化剂是目前应用最为普遍的一类固化剂，合成路线主要为单一多胺和环氧树脂加成，然后采用单环氧化合物封闭伯胺氢，最后加酸成盐实现水性化。这类固化剂合成工艺简单，但因固化剂亲水性太强，固化时与疏水的环氧树脂相容性差，导致固化程度较低，涂层物理性能和抗性较差；未反应的固化剂因是水溶性的，导致涂层耐水性差；合成时加入的酸因存在电离平衡使得该类固化剂应用在诸多场合尤其是金属基面时表现为耐蚀性差；水溶性固化剂的水稀释性较差，也就是说需要加入较多的水才能使其粘度明显降低，这个缺点限制了其在厚涂型水性环氧涂料中的应用。

专利CN 200510050589.7公开了一种外加乳化剂乳化的水性环氧固化剂制备方法，采用了聚乙二醇醚和烷基聚氧乙烯醚为表面活性剂，外加表面活性剂使得固化剂固化时和固化后乳化剂趋向于迁移至涂层表面，涂层易发白，耐水性差。

对于自乳化型水性环氧固化剂，国内外报道都很少。美国专利US 6127459公开了一种自乳化型水性环氧固化剂的制备方法，该专利采用液态环氧与过量的芳香族单一多胺加成，继而加入端羧基聚醚在200℃反应，然后加入甲苯搅拌至均相，再加入水搅拌形成固化剂乳液。采用这种方法制得的固化剂改善了其与环氧树脂的相容性，提高了涂层的物理性能与抗性，但是合成过程采用了200℃的高温，不但耗能，而且不利于安全生产；另一方面，由于该固化剂乳液的乳胶粒中含有毒性较大的有机溶剂甲苯，不符合环保要求。

发明内容：

由于以往的制备方法不能同时获得零VOC、合成工艺简单的自乳化型水性环氧固化剂，本发明的目的在于提供一种零VOC、合成工艺简单、固化性能良好且水易稀释的自乳化型水性环氧固化剂乳液及其制备方法，从而为水性环氧体系的发展开辟更为广阔的空间。

本发明可以通过如下措施来达到：

步骤1：备料

按下列组分及其占总物料量的质量百分比计备料如下：

组分                    质量百分比

基础胺                  7～20％

环氧树脂                12～27％

端环氧基聚醚            3～8％

环氧活性稀释剂          10～30％

去离子水                35～60％

其中基础胺一般为分子中至少含有四个活泼氢原子的单一多胺，如二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、异佛尔酮二胺、间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷等。这些单一多胺分子量小，挥发性强，毒性大；与环氧树脂反应后交联密度大，固化物脆性大，不耐冲击；一般单一多胺特别是脂肪族单一多胺固化剂反应活性高，反应速度快，反应时放热量大，每次配料不能多，配料使用期短，施工极为不便；且单一脂肪胺可与空气中CO₂形成氨基甲酸盐，使涂料表面严重发白；少量未反应的多胺会吸收空气中的水汽，使涂层表面“发汗”。为了克服胺类固化剂的脆性，不良的耐冲击性，欠佳的耐候性及毒害作用，必须对胺类固化剂进行进一步改性，以便获得无毒或低毒、可在室温条件下固化的胺类固化剂。