环氧树脂因其优异的耐腐蚀性、耐化学介质及基材附着力等特性广泛应用于双组分环氧防腐涂料中。目前，随着“油改水”“漆改粉”等多项环保政策的出台以及人们环保意识的提高，环氧涂料产业将以水性化发展作为主要方向之一。而固化剂作为环氧涂料体系中不可或缺的重要成分，其水性化设计与改性结果对涂膜的最终性能具有重要影响。

目前，市场上大多采用改性脂肪胺合成水性环氧固化剂，其低毒、耐潮湿性和稳定性较强，但有机酸等中和剂容易与金属表面发生闪锈，且对pH较敏感；并且通过化学方法将亲水性链段引入到固化剂分子中，其较多的聚醚链段降低了涂膜的强度和耐水性。另外，适用期短是水性环氧体系的主要缺陷。而聚酰胺类固化剂具有高柔韧性、适用期长、耐水性好等优势恰好能够解决上述问题，但其存在与树脂相容性差等问题。

本文采用生物基戊二胺和二聚酸为主要原料合成聚酰胺预聚物，并在多胺-环氧加成物合成过程中引入聚醚链段和环氧结构，最后通过邻甲苯缩水甘油醚（CGE）进行封端制备了一种新型非离子型水性环氧固化剂。实验同时考察了固化剂的合成工艺参数及涂膜的各项性能。

1

实验部分

1.1

实验原料

1.2

水性环氧固化剂的制备

1.2.1

水性环氧固化剂合成原理

水性环氧固化剂合成原理如图1所示。

图1 水性环氧固化剂的合成原理

以二聚酸（YD-29）和戊二胺为原料采用熔融缩聚法制备二聚酸型聚酰胺，再将聚酰胺预聚物和戊二胺与低相对分子质量环氧树脂（E-51）和聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGGE）进行扩链反应，最后采用邻甲苯基缩水甘油醚（CGE）对部分伯胺进行封端，合成一种非离子型水性环氧固化剂。

1.2.2

制备过程

水性环氧固化剂分两步合成，具体操作如下：

（1）制备聚酰胺预聚物A。将二聚酸（YD-29）加入到装有回流器的四口烧瓶中，通入氮气，加热至100℃左右，开动搅拌。然后缓慢滴加戊二胺，待反应升至预期的温度后，保持此刻温度不变，反应一段时间后安装减压装置进行真空脱水，冷却，最后倒入容器中密封保存备用。

（2）制备非离子型水性环氧固化剂。在反应器中加入一定比例的聚酰胺预聚物A、戊二胺和PM，升温至60℃左右。在此温度下开始滴加预先混合好的含有PEGGE、E-51和溶剂PM的混合物，滴加完成后保温反应一定时间，得到中间产物B。然后继续滴加CGE，滴加结束后再保温反应一段时间。最后缓慢加入去离子水，冷却至室温出料，制得混合非离子型水性环氧固化剂C，以上操作均在搅拌下进行。

1.3

双组分水性环氧涂料的制备

根据表1的配方将制备的固化剂与各种助剂、颜填料和去离子水高速搅拌均匀，然后倒入实验室小型砂磨机中，加入适量锆珠，研磨分散至刮板细度<30μm后静置消泡，最后过滤出料作为双组分水性环氧涂料的A组分。将A组分与B组分按配比混合均匀后，用喷枪喷板，室温固化成膜，作为对比，用市售环氧固化剂配漆制板。干膜厚度均控制在40~50μm。

表1 双组分水性环氧涂料配方

1.4

分析与测试

酸值：按照GB/T6743—2008，采用氢氧化钾-乙醇溶液进行滴定。

胺值：按照DL/T5193—2004，采用高氯酸-冰醋酸法进行测定。

结构特征：采用Burker公司的VECTOR-22型傅立叶变换红外光谱仪进行表征，KBr压片法进行测试。

转化率：按照GB/T1677—2008，在常温下盐酸-丙酮溶液反应中测定产物环氧值，计算环氧转化率。水溶性：在样品中加入适量去离子水（样品与去离子水质量比为1∶1），混合均匀后，密封静置1~2d，观察样品加水前后的差异性。

稳定性：将50g样品装入PET塑料瓶中，密封放入（50±2）℃的恒温烘箱中，定期观察样品外观并判断与测试前有无差异。

固化剂的活化期：采用BYK公司的微型三角度光泽仪，按照GB/T1743—1979测定配漆喷板后涂膜光泽达到初始光泽的70%时所放置的时间。

涂料的适用期：按照GB/T31416—2015进行测试。

按GB/T1731—1993测试涂膜柔韧性....