[发明专利]一种水性环氧树脂固化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水性环氧树脂用固化剂，其特征在于，为含有氨基甲酸酯单元和脲单元的醇胺类固化剂。制备方法为：二异氰酸酯与聚乙二醇单甲醚反应，得到含有一端含异氰酸酯基，一端含甲氧基的氨基甲酸酯的反应产物Ⅰ，与脂肪族多元胺反应，得到含有一端含有甲氧基，一端含伯胺基的脲类的反应产物Ⅱ，与单官能度氟改性环氧活性稀释剂反应，得到含有醇胺产物的水性环氧树脂用固化剂。本发明的水性环氧树脂固化剂的制备方法，其制备路线短、反应温和，粘度小，不需要压力反应设备，因此具有制备过程简单、操作方便、反应条件温和，适于工业化生产。本发明具有能够有效改善水性环氧树脂固化膜耐水效果以及提升膜固化膜表面性能的特点。

技术领域

本发明涉及一种水性环氧树脂固化剂，属于高分子材料技术领域。

背景技术

环氧树脂分子结构中含有两个或多个环氧基，因其优异的基材附着力、耐热性、耐腐蚀性等性能广泛应用于双组分环氧涂料中。溶剂型环氧涂料因含有甲醛、甲苯等有机挥发物，严重危害生态环境和人体健康，因此开发以水代替有机溶剂的水性环氧涂料是当今涂料行业发展的必然趋势。而水性环氧固化剂是水性环氧涂料重要组成部分，对涂料的最终性能起着决定性的作用。

目前市场上水性环氧固化剂主要分为离子型水性环氧固化剂和非离子型水性环氧固化剂两大类。其中，合成非离子型水性环氧固化剂已见报道，中国专利CN104479110A公开了一种非离子型水性环氧固化剂的制备方法：按重量份配比将二异氰酸脂10-30份，环氧树脂10-45份和催化剂0.6-6份加入到反应釜中升温进行反应，然后加入聚醚多元醇40-120份升温反应，再入胺20-80份反应，最后加入单环氧化合物5-25份反应，用水50-300份分散得到非离子型自乳化环氧乳液的合成与性能。其在水性固化剂的结构中引入了聚醚链段，环氧树脂链段和聚氨酯结构，制备了柔韧性较好的水性环氧固化剂。但是，这类方法将亲水的聚醚结构引入固化剂主链，虽然解决了水分散性的问题，但同时使固化物的耐水性受到较大影响，大大影响了涂膜的耐水性和表面性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中水性环氧固化剂制备中存在耐水性不佳和表面性能差的弊端，提供一种容易制备、表面性能好、耐水性优异的水性环氧固化剂乳液，以及提供一种制备方便水性环氧树脂固化剂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水性环氧树脂用固化剂，其特征在于，为含有氨基甲酸酯单元和脲单元的醇胺类固化剂，其原料包括二异氰酸酯、聚乙二醇单甲醚、脂肪族多元胺及单官能度氟改性环氧活性稀释剂，其中，所述聚乙二醇单甲醚的结构式为CH₃O(C₂H₄O)_nH，1≤n≤100；所述脂肪族多元胺含有两个以上伯胺基；所述单官能度氟改性环氧活性稀释剂是指氟基团改性的、含有一个环氧基团的环氧化合物；其中，所述氨基甲酸酯单元为通过二异氰酸酯和聚乙二醇单甲醚反应得到的单元，其一端含甲氧基，另一端与含有醇胺的脲单元的脲基团相连；所述脲单元的一端为烷基取代的醇胺基团，所述脂肪族多元胺、单官能度氟改性环氧活性稀释剂分别作为提供所述醇胺基团的氨基和羟基的原料。

优选地，原料包括以重量份数计的二异氰酸酯10～100份，聚乙二醇单甲醚30～330份，脂肪族多元胺10～100份，单官能度氟改性环氧活性稀释剂45～500份及去离子水100～1000份。

优选地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯中的任意一种或几种，优选为异佛尔酮二异氰酸酯。

优选地，所述聚乙二醇单甲醚的分子量M的范围为200≤M≤5500，优选为750≤M≤1200。

优选地，所述的单官能度氟改性环氧活性稀释剂包括以重量份数计的以下组分：