CN108727563B - 一种环氧固化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种环氧固化剂。其中，该环氧固化剂合成配方中各组分重量份为：环氧树脂10‑80份，有机酚5‑70份，催化剂0.005‑9份，胺类物质5‑60份，溶剂1‑150份。本发明通过有机酚改性后的环氧固化剂与环氧树脂的混溶性较好，得到的涂膜光泽较高，同时，环氧固化剂与环氧树脂反应后形成大分子量的体型结构，提高了涂膜的耐腐蚀、耐介质性能。此外，引入有机酚，提高了涂膜的柔韧性和疏水性，控制了环氧树脂和环氧固化剂的反应速度，延长了施工时限。

Description

一种环氧固化剂
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，具体而言，涉及一种环氧固化剂。
背景技术
水性环氧树脂具有优异的耐腐蚀，耐介质性能，在实际生产中得到了广泛的应用，然而环氧树脂本身柔韧性差，分子量较小，使用过程中需要配合固化剂才能制备耐性较好的涂膜。因为环氧树脂与固化剂的结构差别比较大，在应用过程中常常出现涂膜光泽低，性能差等问题。另外，环氧基团的活性较大，与固化剂反应速度快，涂料的使用期较短，应用很不便利。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种环氧固化剂，旨在解决现有环氧树脂涂膜光泽低，性能差、使用期较短的问题。
一个方面，本发明提出了一种环氧固化剂，合成配方中各组分重量份为：环氧树脂10-80份，有机酚5-70份，催化剂0.005-9份，胺类物质5-60份，溶剂1-150份。
进一步地，上述环氧固化剂中，合成配方中各组分重量份为：环氧树脂20-50份，有机酚10-50份，催化剂0.01-5份，胺类物质10-50份，溶剂1-110份。
进一步地，上述环氧固化剂中，所述环氧树脂选自环氧当量在50-800的双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和双酚S型环氧树脂中的至少一种。
进一步地，上述环氧固化剂中，所述有机酚选自石油酚、腰果壳酚、壬基酚和苯酚中的至少一种。
进一步地，上述环氧固化剂中，所述催化剂选自二甲基乙醇胺、N,N二甲基苄胺、过硫酸钾、三苯基磷和三氟化硼中的至少一种。
进一步地，上述环氧固化剂中，所述胺类物质选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺和多乙烯多胺中的至少一种。
进一步地，上述环氧固化剂中，所述溶剂选自乙醇、异丙醇、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、水、冰醋酸和叔碳酸缩水甘油醚中的至少一种。
另一方面，本发明还提出了一种环氧固化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)称取配方中的环氧树脂、有机酚和催化剂加入反应容器中，加热至75-250℃保温0.5-7小时后，降温至30-120℃并加入1-75份配方中的溶剂，得到环氧树脂与有机酚的加成物后出料；(2)向上述反应容器中加入配方中的胺类物质和1-60份溶剂升温至40-125℃，在搅拌状态下缓慢滴加步骤(1)中得到的环氧树脂与有机酚的加成物，在70-135℃下保温0.4-6小时；(3)缓慢加入配方中剩余的溶剂，搅拌5-100分钟，即得到环氧固化剂。
本发明通过有机酚改性后的环氧固化剂与环氧树脂的混溶性较好，得到的涂膜光泽较高，同时，环氧固化剂与环氧树脂反应后形成大分子量的体型结构，提高了涂膜的耐腐蚀、耐介质性能。此外，引入有机酚，提高了涂膜的柔韧性和疏水性，控制了环氧树脂和环氧固化剂的反应速度，延长了施工时限。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
本发明提供了一种环氧固化剂，合成配方中各组分重量份为：环氧树脂10-80份，有机酚2-70份，催化剂0.005-9份，胺类物质5-60份，溶剂1-150份。优选地，合成配方中各组分重量份为：环氧树脂20-50份，有机酚10-50份，催化剂0.01-5份，胺类物质10-50份，溶剂1-110份。
其中，环氧树脂选自环氧当量在50-800的双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和双酚S型环氧树脂中的至少一种。优选地，环氧树脂选自环氧当量在150～500的双酚A型环氧树脂，环氧当量在100～800的双酚F和双酚S型环氧树脂。例如，双酚A型环氧树脂可以为E51型环氧树脂、E44型环氧树脂等；双酚F型环氧树脂可以为NPEF170型环氧树脂、EPIKOTE862型环氧树脂等。
有机酚选自石油酚、腰果壳酚、壬基酚和苯酚中的至少一种。有机酚对环氧树脂进行改性，引入了长碳链的酚羟基，增加了反应产物的柔韧性。
催化剂选自二甲基乙醇胺、N,N二甲基苄胺、过硫酸钾、三苯基磷和三氟化硼中的至少一种。
胺类物质选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺和多乙烯多胺中的至少一种。其中，多乙烯多胺乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺的联产物。
溶剂选自乙醇、异丙醇、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、水、冰醋酸和叔碳酸缩水甘油醚中的至少一种。
需要说明的是，本发明实施例所用原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的即可。
本发明还提供了一种环氧固化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)称取配方中的环氧树脂、有机酚和催化剂加入反应容器中，加热至75-250℃保温0.5-7小时后，降温至30-120℃并加入1-75份溶剂，得到环氧树脂与有机酚的加成物后出料。优选地，加热的温度为90-200℃，保温的时间为1-5小时，降温的温度为40-100℃。通过引入有机酚类物质，有利于提高固化剂的柔韧性和耐水性能。
(2)向上述反应容器中加入配方中的胺类物质和1-60份溶剂升温至40-125℃，在搅拌状态下缓慢加入步骤(1)中得到的环氧树脂与有机酚的加成物，在70-135℃下保温0.4-6小时。优选地，加热的温度为50-120℃，保温的温度为80-120℃，保温的时间为1-5小时。通过该步骤控制固化剂的活性，以延长固化剂和环氧树脂混合后的使用时限。
(3)加入配方中剩余的溶剂，搅拌5-100分钟，即得到环氧固化剂。优选地，搅拌的时间为10-50分钟。通过步骤(3)对固化剂的黏度进行调整，以方便使用。
本发明通过有机酚改性后的环氧固化剂与环氧树脂的混溶性较好，得到的涂膜光泽较高，同时，环氧固化剂与环氧树脂反应后形成大分子量的体型结构，提高了涂膜的耐腐蚀、耐介质性能。此外，引入有机酚，提高了涂膜的柔韧性和疏水性，控制了环氧树脂和环氧固化剂的反应速度，延长了施工时限。
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
(1)向三口瓶中加入35克E51环氧树脂、22克腰果壳酚、0.1克N,N二甲基苄胺，升温至100℃保温2h，降温至80℃加入10克叔碳酸缩水甘油醚，得到环氧树脂与腰果壳酚的加成物后出料；
(2)向三口瓶中加入20克二乙烯三胺，5克乙二醇单丁醚加热到70℃，随后滴加步骤(1)中合成的产物，滴加完毕后80℃保温2h；
(3)缓慢加入8克水，搅拌30分钟，即得到环氧固化剂。
实施例2
(1)向三口瓶中加入20克双酚F型环氧树脂(NPEF170)、37克石油酚、0.05克N,N二甲基苄胺，升温至90℃保温1h，降温至40℃加入15克乙二醇单丁醚，得到环氧树脂与石油酚的加成物后出料；
(2)向三口瓶中加入20克四乙烯五胺，60克乙二醇单丁醚加热到50℃，随后滴加步骤(1)中合成的产物，滴加完毕后100℃保温1h；
(3)缓慢加入40克冰醋酸，搅拌30分钟，即得到环氧固化剂。
实施例3
(1)向三口瓶中加入50克E51环氧树脂与双酚F型环氧树脂(NPEF170)的混合物、12克苯酚、0.1克N,N二甲基苄胺，升温至200℃保温0.5h，降温至40℃加入5克乙二醇单丁醚，得到环氧树脂与苯酚的加成物后出料；
(2)向三口瓶中加入20克四乙烯五胺，5克乙二醇单丁醚加热到70℃，随后滴加步骤(1)中合成的产物，滴加完毕后80℃保温1.5h；
(3)缓慢加入8克冰醋酸，搅拌30分钟，即得到环氧固化剂。
实施例4
(1)向三口瓶中加入20克E51环氧树脂、32克石油酚、0.01克三苯基磷，升温至135℃保温5h，降温至120℃加入10克丙二醇甲醚，得到环氧树脂与石油酚的加成物后出料；
(2)向三口瓶中加入20克二乙烯三胺，5克乙二醇单丁醚加热到100℃，随后滴加步骤(1)中合成的产物，滴加完毕后120℃保温2h；
(3)缓慢加入10克冰醋酸，搅拌30分钟，即得到环氧固化剂。
实施例5
(1)向三口瓶中加入25克E44环氧树脂、27克腰果壳酚与石油酚的混合物、0.5克N,N二甲基苄胺，升温至85℃保温4h，降温至30℃加入10克乙二醇单丁醚，得到环氧树脂与腰果壳酚的加成物后出料；
(2)向三口瓶中加入20克四乙烯五胺，8克乙二醇单丁醚加热到125℃，随后滴加步骤(1)中合成的产物，滴加完毕后135℃保温3h；
(3)缓慢加入10克丙二醇甲醚，搅拌5分钟，即得到环氧固化剂。
实施例6
(1)向三口瓶中加入10克E51环氧树脂、22克腰果壳酚、9克N,N二甲基苄胺，升温至200℃保温0.5h，降温至60℃加入10克叔碳酸缩水甘油醚，得到环氧树脂与腰果壳酚的加成物后出料；
(2)向三口瓶中加入10克二乙烯三胺，5克乙二醇单丁醚加热到90℃，随后滴加步骤(1)中合成的产物，滴加完毕后105℃保温6h；
(3)缓慢加入20克乙醇，搅拌100分钟，即得到环氧固化剂。
实施例7
(1)向三口瓶中加入45克E44环氧树脂、30克腰果壳酚和壬基酚的混合物、5克三苯基磷，升温至200℃保温0.8h，降温至80℃加入60克叔碳酸缩水甘油醚，得到环氧树脂与腰果壳酚的加成物后出料；
(2)向三口瓶中加入50克二乙烯三胺，30克乙二醇单丁醚加热到120℃，随后滴加步骤(1)中合成的产物，滴加完毕后125℃保温0.4h；
(3)缓慢加入20克异丙醇，搅拌40分钟，即得到环氧固化剂。
实施例8
(1)向三口瓶中加入80克E51环氧树脂、50克壬基酚和苯酚的混合物、0.005克二甲基乙醇胺，升温至250℃保温0.6h，降温至100℃加入10克叔碳酸缩水甘油醚，得到环氧树脂与壬基酚的加成物后出料；
(2)向三口瓶中加入5克二乙烯三胺，6克乙二醇单丁醚加热到65℃，随后滴加步骤(1)中合成的产物，滴加完毕后90℃保温6h；
(3)缓慢加入10克水，搅拌50分钟，即得到环氧固化剂。
实施例9
(1)向三口瓶中加入30克双酚F型环氧树脂(EPIKOTE862)、5克腰果壳酚、0.008克三氟化硼，升温至220℃保温0.7h，降温至50℃加入0.3克叔碳酸缩水甘油醚，得到环氧树脂与腰果壳酚的加成物后出料；
(2)向三口瓶中加入50克三乙烯四胺和二乙烯三胺的混合物，0.3克叔碳酸缩水甘油醚加热到40℃，随后滴加步骤(1)中合成的产物，滴加完毕后85℃保温5h；
(3)缓慢加入0.4克叔碳酸缩水甘油醚，搅拌30分钟，即得到环氧固化剂。
实施例10
(1)向三口瓶中加入40克E44环氧树脂、70克腰果壳酚、4克过硫酸钾，升温至75℃保温7h，降温至60℃加入55克乙二醇单丁醚，得到环氧树脂与腰果壳酚的加成物后出料；
(2)向三口瓶中加入60克四乙烯五胺和五乙烯六胺的混合物，45克乙二醇单丁醚加热到50℃，随后滴加步骤(1)中合成的产物，滴加完毕后120℃保温3h；
(3)缓慢加入50克乙二醇单丁醚，搅拌10分钟，即得到环氧固化剂。
将上述实施例1-实施例10提供的环氧固化剂与水性环氧乳液配合后，进行性能测试，其中，固化剂与环氧树脂(北京阳光汇德环保科技有限公司EP203树脂)的配比按照理论计算，即：环氧基团的摩尔数与固化剂中活泼氢的摩尔数之比为1:1，测试环境为标准环境，即：温度为23～25℃，湿度为50～55；测试基材为碳钢板，膜厚为65微米，80℃烘烤30分钟，标准环境下保养7天后测试涂膜性能。结果见表1：
Figure BDA0001273694280000071
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (1)

1.一种环氧固化剂，其特征在于，合成配方中各组分重量份为：环氧树脂10-80份，有机酚5-70份，催化剂0.005-9份，胺类物质5-60份，溶剂1-150份；所述有机酚选自石油酚、壬基酚和苯酚中的至少一种；所述催化剂选自二甲基乙醇胺、N ,N二甲基苄胺、过硫酸钾、三苯基磷和三氟化硼中的至少一种；所述环氧固化剂的制备方法包括以下步骤：
1)称取配方中的环氧树脂、有机酚和催化剂加入反应容器中，加热至75-250℃保
温0.5-7小时后，降温至30-120℃并加入1-75份溶剂，得到环氧树脂与有机酚的加成物后出料；(2)向上述反应容器中加入配方中的胺类物质和1-60份溶剂升温至40-125℃，在
搅拌状态下缓慢加入步骤(1)中得到的环氧树脂与有机酚的加成物，在70-135℃下保温0.4-6小时；(3)加入配方中剩余的溶剂，搅拌5-100分钟，即得到环氧固化剂。
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