1.本发明涉及水性涂料领域，具体涉及一种低粘度水性环氧固化剂及其制备方法。


背景技术：

2.环氧树脂涂料因它具备优良的粘接性、耐水性、突出的耐化学药品性能、固化时的收缩率低、对基材附着力、对接触面有一定的润湿能力等性能而广泛地应用涂料工业，包括防腐蚀、交通运输、土木建筑以及电气绝缘等多个领域。水性环氧涂料替代溶剂型环氧涂料可以大幅减少挥发性有机物排放，有利于环境的保护，因此，环氧涂料的水性化是当今环氧涂料的发展趋势。选择合适的水性环氧树脂固化剂，是环氧涂料具备良好的机械性能和防腐性能的关键。
3.目前水性环氧固化剂分为离子型和非离子型水性环氧固化剂，其中离子型固化剂是将胺改性后加入醋酸等有机酸，与多胺反应成盐而制成的。但是该方法在制备水性环氧固化剂步骤中加入的有机酸，会降低固化剂的稳定性，且会与金属基材反应，降低涂层的防腐蚀性能。
4.而非离子型的水性环氧固化剂，通过引入亲水性基团，实现乳化环氧树脂，因而具有更好的使用价值。
5.目前，市场上现有的水性环氧固化剂大多以多元胺等为基础原料，通过先后与环氧树脂和含亲水链段的化合物反应进行加成和扩链，然后再与小分子的单环氧化合物进行封端，完成多元胺的亲水亲油改性，实现固化剂乳化和增韧等效果。
6.但是，这种方法在制备水性环氧树脂固化剂过程中，通常使用双酚型环氧树脂进行加成或扩链，但是由于环氧树脂的粘度较高，制备时需要加入小分子有机溶剂进行降粘，而最终的水性环氧固化剂产品的粘度较高，导致施工时需要加入大量的水或溶剂，不利于施工操作。


技术实现要素：

7.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于一种低粘度水性环氧固化剂及其制备方法。该固化剂具有低粘度、零voc、亲水性能好、柔韧性好、与环氧树脂具有较好的相容性，制备环氧树脂涂料时其漆膜具有优异的渗透性、韧性，附着力强，且对颜填料有较高的承载力。
8.一种低粘度水性环氧固化剂，包括：
9.多元胺；
10.聚乙二醇二缩水甘油醚；
11.单环氧活性稀释剂；
12.所述多元胺化合物为脂肪族多元胺、脂环族多元胺或芳香族多元胺中的任意一种或多种；
13.所述聚乙二醇二缩水甘油醚分子量为200-2000g/mol；
14.所述单环氧活性稀释剂为脂肪族的缩水甘油醚、脂肪族缩水甘油酯、芳香族的缩水甘油醚或芳香族缩水甘油酯中的任意一种或多种；
15.所述多元胺与聚乙二醇二缩水甘油醚的质量比为1:1-5；进一步优选1:1.5-3；
16.所述单环氧活性稀释剂与多元胺的质量比为0.5-6:1；进一步优选1-4:1。
17.在本发明的一个优选实施例中，所述脂肪族多元胺为乙二胺、己二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二乙氨基丙胺、2-甲基-1,5-戊二胺中的任意一种或多种。
18.在本发明的一个优选实施例中，所述脂环族多元胺为1,3-双氨基甲基环己烷、对氨基二环己基甲烷或异佛尔酮二胺中的任意一种或多种。
19.所述芳香族多胺为间苯二甲胺、对苯二甲胺、二乙基甲苯二胺中的任意一种或多种。
20.在本发明的一个优选实施例中，所述多元胺为三乙烯四胺、二乙烯三胺、异佛尔酮二胺或间苯二甲胺中的任意一种或多种。
21.在本发明的一个优选实施例中，所述聚乙二醇二缩水甘油醚的分子量为400-1000g/mol。
22.在本发明的一个优选实施例中，所述脂肪族缩水甘油醚或脂肪族缩水甘油酯为碳原子数c1-c18的饱和或不饱或的脂肪族缩水甘油醚和脂肪族缩水甘油酯。
23.在本发明的一个优选实施例中，所述芳香族的缩水甘油醚或芳香族缩水甘油酯为碳原子数c6-c18的芳香族缩水甘油醚或芳香族缩水甘油酯。
24.进一步优选为丁基缩水甘油醚、叔丁基缩水甘油醚、c12-c14长烷基链缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、环己基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、异丙基缩水甘油醚、辛酸的缩水甘油酯、月桂酸的缩水甘油酯、硬脂酸的缩水甘油酯、苯基缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚或对叔丁基苯基缩水甘油醚中的任意一种或多种。
25.一种低粘度水性环氧固化剂的制备方法，包括如下步骤：
26.第一步，在干燥氮气保护下，将所述多元胺投料，后按照质量比滴加所述聚乙二醇二缩水甘油醚，在40-120℃的温度范围下反应0.5-5小时，得到三乙烯四胺与聚乙二醇二缩水甘油醚加成物；
27.第二步，向反应体系中按照质量比滴加单环氧活性稀释剂并在40-150℃下反应0.5-5小时，最终得到所述低粘度水性环氧固化剂。
28.在本发明的一个优选实施例中，所述第一步的反应温度为50-80℃，反应时间为1-3小时。
29.在本发明的一个优选实施例中，所述第二步的反应温度为50-120℃，反应时间为1-3小时。
30.本发明的有益效果在于：
31.与现有技术相比，本发明中水性环氧固化剂制备工艺简单，固化剂具有低粘度、零voc、亲水性能好、柔韧性好等特点，与环氧树脂具有较好的相容性，制备环氧树脂涂料时其漆膜具有优异的渗透性、韧性，附着力强，且对颜填料有较高的承载力。
具体实施方式
32.下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，本发明所述实施例只是作为对本发
明的说明，不限制本发明的范围。
33.实施例中：三乙烯四胺为工业级，由陶氏化学公司生产；环氧树脂e-51，由中石化巴陵石油化工有限公司生产。聚乙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚均为工业级，由安徽新远化工有限公司生产。
34.实施例1
35.在干燥氮气保护下，将91.3g三乙烯四胺投入到装有回流冷凝管、温度计及搅拌器的1000ml四口反应瓶中，滴加聚乙二醇二缩水甘油醚139g，控制滴加温度50℃，滴毕，50℃下保温反应5小时；再向反应体系中滴加苯基缩水甘油醚222g，控制滴加温度50℃，滴毕，50℃下保温反应5小时。反应结束后，在高速搅拌下慢慢加入452.3g去离子水，搅拌40min，得到近乎无色的所述低粘度水性环氧固化剂。制备的水性环氧固化剂的固含量为：50％；粘度：1090mpas。
36.实施例2
37.在干燥氮气保护下，将91.3g三乙烯四胺投入到装有回流冷凝管、温度计及搅拌器的1000ml四口反应瓶中，滴加聚乙二醇二缩水甘油醚139g，控制滴加温度70℃，滴毕，70℃下保温反应3小时；再向反应体系中滴加苯基缩水甘油醚138.8g，控制滴加温度70℃，滴毕，70℃下保温反应3小时。反应结束后，在高速搅拌下慢慢加入369.1g去离子水，搅拌40min，得到淡黄色的所述低粘度水性环氧固化剂。制备的水性环氧固化剂的固含量为：50％；粘度：740mpas。
38.实施例3
39.在干燥氮气保护下，将91.3g三乙烯四胺投入到装有回流冷凝管、温度计及搅拌器的1000ml四口反应瓶中，滴加聚乙二醇二缩水甘油醚139g，控制滴加温度90℃，滴毕，90℃下保温反应2小时；再向反应体系中滴加丁基缩水甘油醚181.8g，控制滴加温度90℃，滴毕，90℃下保温反应2小时。反应结束后，在高速搅拌下慢慢加入412.1g去离子水，搅拌40min，得到淡黄色的所述低粘度水性环氧固化剂。制备的水性环氧固化剂的固含量为：50％；粘度：770mpas。
40.将所述实施例1、实施例2和实施例3制备得到的水性环氧固化剂记分别为样品1、样品2和样品3，分别与环氧树脂e-51按质量比为2.5:1、1.5:1和2.2:1进行复配得到漆膜，标记为漆膜1、漆膜2和漆膜3，于60℃下干燥2h，然后在室温下自干3天后进行性能测试，测试数据见表1。
41.测试方法如下：漆膜柔韧性参照gb/t 1731《漆膜柔韧性测定法》；附着力参照gb/t 9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》；耐冲击性参照gb/t1732《漆膜耐冲击测定法》；耐水性参照gb/t 1733《漆膜耐水性测定法》；硬度参照gb/t 6739《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》。
42.表1环氧树脂漆膜性能：
43.漆膜漆膜1漆膜2漆膜3柔韧性1.5mm1.5mm1mm附着力000耐冲击性＞100cm＞100cm＞100cm耐水性(100℃)1.5h2h1.5h
硬度2hhb
44.结合实施例和表1可知，本发明所制备的水性固化剂在固含量保持在50％的情况下，粘度基本都在1000mpas左右或更低。更加便于后期施工。