CN111087607B - 一种用于环氧彩砂的自乳化促进剂的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于环氧彩砂的自乳化促进剂的制备方法及应用，包括步骤：在异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)中加入适量二月桂酸二丁基锡，加热，滴加聚乙二醇单醚，使异氟尔酮二异氰酸酯摩尔数过量于聚乙二醇单醚，反应至NCO％基本稳定，减压蒸馏，得到中间产物；将双酚A环氧加热至75℃以上，滴加烷基伯胺，使烷基伯胺摩尔数不高于双酚A摩尔数的50％，加料完毕后反应一段时间，加入所述中间产物，反应至NCO％＜0.1％，制得自乳化促进剂。该方法工艺简单，无废水产生，分子结构可控，乳化性能优异，特别适合应用于环氧彩砂固化剂体系。

Description

一种用于环氧彩砂的自乳化促进剂的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及环氧固化剂技术领域，具体涉及一种用于环氧彩砂的自乳化促进剂的制备方法及应用。
背景技术
目前市面上流通的环氧彩砂美缝剂，国外的例如丽多可、雷帝、马背等，国内的如滕博士、卓高、老工长等等，都是使用聚酰胺类的固化剂，这类固化剂与环氧相容性好，利于环氧在潮湿表面的润湿和粘接，但是其生产工艺要求复杂，合成过程中有废水产生，且使用了二聚酸作为原料，产品颜色深，无法满足浅色产品的要求。目前已出现的自乳化固化剂大多在分子链中接入较长的亲水链段，流动性不佳。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，第一方面，提出一种用于环氧彩砂的自乳化促进剂的制备方法，其工艺简单，无废水产生，分子结构可控，乳化性能优异。
根据本发明实施例的用于环氧彩砂的自乳化促进剂的制备方法，包括步骤：
在异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)中加入适量二月桂酸二丁基锡，加热，滴加聚乙二醇单醚，使异氟尔酮二异氰酸酯摩尔数过量于聚乙二醇单醚，反应至NCO％基本稳定，减压蒸馏，得到中间产物；
将双酚A环氧加热至75℃以上，滴加烷基伯胺，使烷基伯胺摩尔数不高于双酚A摩尔数的50％，加料完毕后反应一段时间，加入所述中间产物，反应至NCO％＜0.1％，制得自乳化促进剂。
根据本发明实施例的用于环氧彩砂的自乳化促进剂的制备方法，至少具有如下有益效果：
研究表明，以二月桂酸二丁基锡作为催化剂时，IPDI分子中两个-NCO基团的活性差异很大，直接连接在环己烷上的-NCO受取代基及空间位阻的影响小，活性高出另一个-NCO基团10倍以上(Prabhakar A,Chattopadhyay D K,Jagadeesh B,et al.Structuralinvestigations of polypropylene glycol(PPG)and isophorone diisocyanate(IPDI)-based polyurethane prepolymer by 1D and 2D NMR spectroscopy.Joumal of PolymerScience Part A:Polymer Chemistry,2005,43(6):1196-1209.)，因此，将聚乙二醇单醚滴加至IPDI中，并使IPDI始终过量，使活性高的-NCO优先反应，可得到含单异氰酸酯的中间产物。
双酚A环氧与烷基伯胺的摩尔比大于2:1，制得端环氧基的改进烷基伯胺，该端环氧基与中间产物的-NCO反应，使分子中引入亲水的聚乙二醇链段。由于烷基伯胺具有两个活泼氢，可以被两个环氧基封端，因此可在一个促进剂分子中接入两个聚乙二醇链段，亲水性更好，可有效降低分子中亲水链段的长度，同时这种枝化结构能减少分子的流体力学体积，提高流动性，得到乳化性能优异的促进剂。基于上述原理，优选控制中间产物与改性烷基伯胺的摩尔比为2:1附近，效果更佳。
优选的，所述聚乙二醇单醚为聚乙二醇单甲醚，也可以是醚链更长的聚乙二醇单丁醚等，醚链越长油溶性越好，但是影响固化性能。
优选的，制备所述中间产物的反应温度为30～50℃。
优选的，所述二月桂酸二丁基锡的添加量为聚丙二醇单醚摩尔数的0.01～0.05％。
优选的，所述烷基伯胺为C12～C18的直链烷基伯胺。
优选的，所述烷基伯胺与所述中间产物的摩尔比为1:1.9～1:2。
优选的，所述烷基伯胺滴加完毕后，将体系温度提高5～10％，反应2h以上。
优选的，所述双酚A环氧为E51、E44中的至少一种。
第二方面，提供一种环氧彩砂固化剂，其包括上述方法制得的自乳化促进剂。优选的，还包括环氧改性脂环胺。
第三方面，提供一种环氧彩砂，其包括上述环氧彩砂固化剂。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例作进一步地详细描述。此处所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，不能理解为对本申请保护范围的限制。
以下示例性实施例中，聚乙二醇单醚为聚乙二醇单甲醚MPEG-600，烷基伯胺为十二胺，双酚A环氧为E51。
实施例1
自乳化促进剂的制备方法如下：
在IPDI中加入0.01mol％的二月桂酸二丁基锡，加热至35℃，滴加聚乙二醇单甲醚，控制聚乙二醇单甲醚、IPDI的摩尔数比为1:1.2，用二正丁氨滴定法测定-NCO含量，反应至NCO％基本稳定时，减压蒸馏，去除多余的IPDI，得到中间产物；
将双酚A环氧加热至80℃，滴加十二胺，控制十二胺、双酚A环氧摩尔比为1:2.2，加料完毕后升温至85℃，反应4小时，加入所述中间产物，是使十二胺与中间产物的摩尔比为1:1.95。反应至NCO％＜0.1％，制得自乳化促进剂。
实施例2
十二胺与中间产物摩尔比为1:1.5。
将实施例1和实施例2的促进剂分散于去离子水中，观察水溶液特性及静置24h后的分散稳定性，结果如表1所示。
表1
测试项目 实施例1 实施例2
水溶液特性 半透明乳液 白色乳液
分散稳定性 稳定 轻微分层
由以上结果可知，实施例1的促进剂具有优异的水溶性和乳化性能，分散稳定性好。由实施例1与实施例2的比较可知，增加中间产物的用量，即提高促进剂中亲水链段的含量，有利于自乳化性能的改善。
将100％固含的水性环氧树脂和煅烧玻璃微珠按比例调制成环氧彩砂A组份；将环氧改性脂肪/脂环复合胺作为固化剂，分别与实施例1和实施例2的促进剂复配得到B组份，混合后在马赛克上测试施工性(涂布性能、水擦洗性能)、固化物耐水性、耐老化、硬度和粘接强度；同时在实施例1的基础上，以市售聚酰胺固化剂为B组分做对比。结果如下：
表2
Figure BDA0002309555310000041
Figure BDA0002309555310000051
由结果可知，将实施例1、2的促进剂与环氧改性脂肪/脂环胺复配，用作环氧彩砂固化剂，涂层耐水性、耐老化性能、硬度等性能与市售聚酰胺固化剂相当，能很好地兼顾施工性和应用性能。

Claims (8)

1.一种用于环氧彩砂的自乳化促进剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：
在异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）中加入适量二月桂酸二丁基锡，加热，滴加聚乙二醇单醚，使异氟尔酮二异氰酸酯摩尔数过量于聚乙二醇单醚，反应至NCO%基本稳定，减压蒸馏，得到中间产物；
将双酚A环氧加热至75℃以上，滴加烷基伯胺，使烷基伯胺摩尔数不高于双酚A环氧摩尔数的50%，加料完毕后反应一段时间，加入所述中间产物，反应至NCO%＜0.1%，制得自乳化促进剂；
所述烷基伯胺为C12~C18的直链烷基伯胺，所述烷基伯胺与所述中间产物的摩尔比为1:1.9~1:2。
2.根据权利要求1所述的用于环氧彩砂的自乳化促进剂的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇单醚为聚乙二醇单甲醚。
3.根据权利要求1所述的用于环氧彩砂的自乳化促进剂的制备方法，其特征在于，制备所述中间产物的反应温度为30~50℃。
4.根据权利要求1所述的用于环氧彩砂的自乳化促进剂的制备方法，其特征在于，所述二月桂酸二丁基锡的添加量为聚乙二醇单醚摩尔数的0.01~0.05%。
5.根据权利要求1或4所述的用于环氧彩砂的自乳化促进剂的制备方法，其特征在于，所述烷基伯胺滴加完毕后，将体系温度提高5~10%，反应2h以上。
6.根据权利要求1所述的用于环氧彩砂的自乳化促进剂的制备方法，其特征在于，所述双酚A环氧为E51、E44中的至少一种。
7.一种环氧彩砂固化剂，其特征在于，其包括权利要求1至6任一项所述的制备方法制得的自乳化促进剂。
8.一种环氧彩砂，其特征在于，其包括权利要求7所述的环氧彩砂固化剂。
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