[发明专利]环氧树脂组合物

说明书

本发明涉及新的环氧树脂组合物，特别涉及一种室温固化且耐候的涂料组合物和一种新的固化剂。

人们知道环脂族环氧树脂可固化成一种硬的涂层，该涂层有优异的耐候性。该固化产物的优异耐候性使这种环氧树脂大有可能用于土木工程应用，如工业维护和海洋涂料。然而对于这样的应用，其它的一些性能也重要，如快速室温固化、快速变硬、高光泽和膜的透明性。可是这些性能对环脂族基环氧树脂而言，仅仅是一般。当用环脂族胺固化时，双酚基环氧树脂组合物则有好的物理性能和室温固化性能。这些环脂族胺如1，3-二(氨甲基)环己烷和降冰片烷二胺，它们通过稀释在苄醇中、与双酚基环氧树脂部分加合和/或掺入促进剂已加以改性。然而，固化的双酚基环氧树脂组合物的耐候性差。

人们希望得到成膜的环氧树脂组合物，该组合物有环脂族环氧树脂的耐候性优点和良好的室温固化性能。

依照本发明，提供了一种组合物，该组合物包括(a)一种环脂族二元或多元醇的二或多缩水甘油醚和(b)有效量的固化剂，该固化剂包括一种环脂族二元或多元醇的二或多缩水甘油醚与一种降冰片烷二胺的2∶1加合物。环脂族环氧树脂与加合物固化剂的结合提供了一种成膜组合物，该组合物有良好的耐候性和室温固化性能。优选步骤(a)和(b)中的缩水甘油醚为环脂族二醇的二缩水甘油醚。

本发明的组合物包括一种环脂族环氧树脂，该环氧树脂包括具有饱和C-C键且平均至少约两个相邻的环氧基团的二或多缩水甘油醚。此类环脂族环氧树脂可通过，例如二或多元酚的多缩水甘油醚的氢化或氢化双酚与环脂族二或多元醇的缩水甘油化而制备。优选环脂族环氧树脂为2，2-二(4-羟基环己基)丙烷与1，4-环己烷二甲醇的缩水甘油化产物，它们可分别为购自Shell Chemjcal Company的EPONEXRESIN 1510和HELOXY MODIFIER 107。(EPONEX和HELOXY为商标)。

本发明组合物任意性可有可无地但优选(对于长适用期并不重要的应用)包括一种有至少三个丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯端基的丙烯酸酯(本文称为(甲基)丙烯酸酯)。这些酯包括脂族多元醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，例如烯化多元醇、脂环族多元醇和高级多元醇如三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二缩季戊四醇、三缩季戊四醇等的多丙烯酸酯或多甲基丙烯酸酯及其混合物。这些丙烯酸酯包括，例如三羟甲基乙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和二缩季戊四醇五丙烯酸酯。本发明组合物优选用的丙烯酸酯为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

上述(甲基)丙烯酸酯在该组合物中所占的量一般为环脂族环氧树脂重量的5-40％(重量)，优选5-20％(重量)。它们通常以与环氧树脂的共混物形式加入到该组合物中。该共混物通过如下方式适当形成，即在室温或略高的温度下(高到约125°F(51.7℃))，将丙烯酸酯加入到环氧树脂中，轻轻搅拌能有效地得到一种丙烯酸酯没有聚合的均一共混物的时间。

本发明组合物包括一种环脂族二或多缩水甘油醚与一种降冰片烷二胺的加合物。该降冰片烷二胺包括可由如下化学式表示的化合物：例如2，5-二(氨甲基)二环庚烷，2，6-二(氨甲基)二环庚烷和它们的混合物。

将过量的二胺与二或多缩水甘油醚在适于形成反应产物的条件下反应而适宜地制备该加合物。在该反应条件下，平均2或更多摩尔的胺与一摩尔二缩水甘油醚或多缩水甘油醚反应，这样反应产物有胺的活性氢。该反应可在25-150℃的温度范围内进行，特别是50-125℃。它适当地经如下方式进行，即加入稀释剂如苄醇或脂肪醇乙氧基化物，加热到约80℃后，加入二缩水甘油醚，加热到约120℃并保温，直到产物的酸值稳定。然后加入碱性水溶液如氢氧化钠或氢氧化钙到反应产物中进行中和，除去任何盐酸副产物(来自二缩水甘油醚中结合的氯)，然后在90-120℃下减压(40-50mmHg)蒸馏出水。然后将产物过滤，除去副产物盐。该反应优选在过量二胺下进行，即每摩尔二或多缩水甘油醚至少约4摩尔二胺，优选每摩尔二或多缩水甘油醚5-10摩尔二胺。反应结束后，未反应的二胺例如可经真空蒸馏除去。该加合物保存方便，可最后以溶在制备它的稀释剂中的形式加入到环氧树脂组合物中。典型情况下，该加合物占稀释剂与加合物固化剂总重量的20-50％(重量)，优选30-35％(重量)。稀释剂优选作为加合物的载体和固化反应的温和促进剂。