侧链非离子改性水性环氧固化剂的制备及性能研究

祝宝英1，许飞1, 2，张汉青1，刘明1，胡中1，庄振宇1, 2，王艳艳1，刘汉功1，朱柯2

0 引言

环氧树脂由于其独特的化学结构与优异的力学性能，越来越广泛地应用于胶黏剂领域和地坪、防腐涂料领域，尤其在涂料领域得到了广泛关注和应用。随着环保观念的重视，环保法规日益严厉，水性环氧涂料应运而生，且用户对其溶剂含量限量越来越严苛，对涂膜性能要求越来越高。水性环氧涂料体系由水性环氧树脂与水性环氧固化剂构成其主要成膜物质， 水性环氧固化剂的结构特点、溶剂含量，对涂料的涂膜性能、总挥发性有机化合物(TVOC) 起着关键作用。

现有的水性环氧固化剂通常分为离子型与非离子型，少数固化剂为阳离子-非离子型。离子型固化剂是在树脂中采用有机酸中和叔胺的方式形成水性化体系的， 已有相关资料证明有机酸对固化剂的颜、填料分散稳定性、涂膜防腐蚀性能、闪锈抑制有负面作用；非离子型固化剂是在固化剂中引入非离子的聚醚类链段，使之水性化。通常，非离子链段是通过嵌段、扩链接入固化剂中的，使固化剂水性化，但容易造成固化剂黏度增大，需要较多溶剂稀释以降低黏度。

也有一些固化剂采用过量多元胺与环氧树脂或含聚醚链段的环氧树脂扩链，再通过减压蒸馏，除去溶剂与多余的胺来保证固化剂的低溶剂含量及规整结构特点，但制备工艺复杂，蒸出溶剂与多余胺不易分离循环利用，造成原料浪费与环境污染。

本研究先使异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇单甲醚反应， 得到异佛尔酮二异氰酸酯的半加成物；将该含有非离子链段的半加成物接入到水性环氧固化剂的端基，制备得到侧链含有非离子链段的水性环氧固化剂。本研究分别对该水性环氧固化剂的制备进行了讨论，并将所制备的固化剂与环氧乳液复配，制备双组份水性环氧涂料，并测试其性能。

1 实验部分

1.1 实验原料

异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）：工业级，科思创；

二月桂酸二丁基锡（DBTDL）：分析纯，国药集团；

双酚A型环氧树脂E-44：工业级，湖南岳阳石油化工总厂；

四乙烯五胺：化学纯，江苏永丰化学试剂厂；

环氧乳液（Araldite PZ 3961-1）：工业级，亨斯曼；

分散剂（AFCONA-4560）：工业级，埃夫科纳；消

泡剂（BYK-025）：工业级，毕克化学；

丙二醇丁醚（PnB）：工业级， 美国陶氏；

气相二氧化硅Aerosil R812s：工业级，赢创德固萨；

铁红Bayferrox 4140：工业级，朗盛化学；

沉淀硫酸钡：工业级，南风集团；

云母粉：工业级，安徽格锐；

磷酸钼锌ZMP：工业级，凯佰颜料。

1.2 水性环氧固化剂的制备

水性环氧固化剂分3 步合成，具体操作如下。

（1）制备异氰酸酯半封闭物A

在反应容器内加入计量比的异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇单甲醚和DBTDL， 保持不同的反应温度（30℃和60℃），每隔1h测定-NCO含量，直至-NCO含量在5.1％左右并不再下降， 即制得异氰酸酯半封闭物A（MPEG-IPDI 半封闭物），以上操作均在搅拌下进行；

（2）制备中间产物B

在反应容器中加入双酚A型环氧树脂E-44，升温至（60±2）℃，将步骤（1）制得....