專利名稱：一種改性環(huán)氧樹脂固化劑和環(huán)氧清漆涂料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面涂層與涂裝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種改性環(huán)氧樹脂固化劑和環(huán)氧清漆涂料制備方法。
背景技術(shù)：
清漆涂料對(duì)于木料及木基材料是必不可少的。它可以賦予木器材料諸如顏色、光澤等所需的美學(xué)特性，但是更為重要的是，它可以使木器得以抵御因潮濕、輻射、生物降解、 力學(xué)化學(xué)損傷所造成的破壞。清漆涂料常用的基體為環(huán)氧樹脂，而環(huán)氧樹脂本身為熱塑性的線型結(jié)構(gòu)，受熱后固態(tài)樹脂可以軟化、熔融，變成粘稠態(tài)；液態(tài)樹脂受熱粘度降低。只有加入固化劑后，環(huán)氧樹脂才能得到實(shí)用。一個(gè)完整的環(huán)氧樹脂組成物應(yīng)該由四個(gè)方面的成分組成。即樹脂成分(環(huán)氧樹脂和固化劑)、改性成分(增韌劑、增塑劑和填充劑)、調(diào)節(jié)流動(dòng)性成分(稀釋劑和觸變劑)、其他成分(顏等料、流平劑)。在實(shí)際應(yīng)用中，某些組分可以不具備，但是樹脂成分中的固化劑必不可少。一旦環(huán)氧樹脂確定后，固化劑對(duì)環(huán)氧樹脂組成物的工藝性和固化產(chǎn)物的最終性能起決定性作用。固化劑是環(huán)氧樹脂應(yīng)用領(lǐng)域中不可缺少的重要組成部分，它與環(huán)氧樹脂一起決定著固化產(chǎn)物的物理性能。在眾多環(huán)氧樹脂固化劑中， 低級(jí)脂肪胺類固化劑應(yīng)用最廣、用量最大。它具有反應(yīng)速度快、可室溫固化等特點(diǎn)。但是直接使用的脂肪胺類固化劑存在以下缺陷①與環(huán)氧樹脂的相容性較差，導(dǎo)致涂膜各項(xiàng)性能均有所下降；②在低級(jí)脂肪胺分子中，因活潑氫較多，與環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)速度很快，室溫下就發(fā)生激烈反應(yīng)，反應(yīng)速度不易控制；③固化收縮應(yīng)力大，使得涂料易開裂、性脆；在濕熱氣候條件下以上缺陷更為嚴(yán)重。這使得環(huán)氧涂料在實(shí)際應(yīng)用中受到一定的限制。此外， 固化劑和環(huán)氧基的比例以對(duì)環(huán)氧清漆的性能有較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種工藝簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良的一種改性環(huán)氧樹脂固化劑和環(huán)氧清漆涂料制備方法。在本發(fā)明中，采用封端化合物對(duì)固化劑進(jìn)行封端反應(yīng)，減少了其所含活潑氫鍵的數(shù)量，降低了固化劑的反應(yīng)活性，進(jìn)而達(dá)到控制其固化速度，降低固化收縮應(yīng)力；同時(shí)，以環(huán)氧樹脂作為固化劑的擴(kuò)鏈劑，提高了固化劑與環(huán)氧樹脂之間的相容性。將改性后的固化劑在一定的操作工藝條件下和環(huán)氧樹脂、溶劑、消泡劑、增塑劑等混合，獲得了一種粘稠透明狀，具有良好的耐水性、優(yōu)異的拉伸性能及高光澤性能的木器用環(huán)氧清漆涂料。為了達(dá)到上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種改性環(huán)氧樹脂固化劑制備方法，具體步驟如下1)在反應(yīng)釜中加入5 15份低級(jí)脂肪族胺固化劑，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度60 80°C時(shí)， 一邊攪拌一邊緩慢緩慢加入10 20份低級(jí)醚類或酯類化合物作封端劑對(duì)固化劑進(jìn)行封端反應(yīng)；2)滴加完畢，進(jìn)行階段性升溫，升溫幅度為5°C /h，升溫并進(jìn)行封端反應(yīng)時(shí)間為1 3h ； 3)在勻速機(jī)械攪拌下，逐漸加入1 5份用有機(jī)溶劑溶解的環(huán)氧樹脂進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，加入后反應(yīng)1 3h，有機(jī)溶劑與環(huán)氧樹脂以質(zhì)量比2 1混合；冷卻即可得到封端改性的固化劑。優(yōu)選方法為在反應(yīng)釜中加入10份二乙烯三胺(DETA)，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度65°C時(shí)， 一邊攪拌一邊緩慢緩慢加入12份封端化合物叔碳酸縮水甘油酯(ElO-P)，攪拌均勻后進(jìn)行階段性升溫，升溫幅度為5°C /h，升溫并進(jìn)行封端反應(yīng)時(shí)間為2h ；在勻速機(jī)械攪拌下，逐漸加入3份用有機(jī)溶劑溶解的環(huán)氧樹脂進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，加入后反應(yīng)2h，冷卻即可得到封端改性的固化劑。所述的低級(jí)脂肪胺固化劑為乙二胺、二乙烯三按或三乙烯四胺等的低級(jí)脂肪胺。所述的低級(jí)醚類或酯類化合物是丁基縮水甘油醚、叔碳酸縮水甘油酯或者是烯丙基縮水甘油醚。所述的有機(jī)溶劑為二甲苯與丁醇以質(zhì)量比7 3制得的混合溶液。本發(fā)明的固化劑制備環(huán)氧清漆的方法，步驟如下1)取有機(jī)溶劑與環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比40wt% 60wt%混合，加入0. 2 0. 5份消泡齊IJ，1 30份增塑劑，機(jī)械攪拌均勻，得到粘稠的樹脂體系；2)取5 20份制得的改性胺固化劑，在機(jī)械攪拌速度為lOOOr/min下緩慢加入 5 15份上述制得的樹脂體系；3)持續(xù)攪拌30min，即得到環(huán)氧樹脂清漆。優(yōu)選方法為取有機(jī)溶劑與環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比為54% wt混合，加入0. 3份消泡齊U，20份增塑劑，機(jī)械攪拌均勻，得到粘稠的樹脂體系；取11份制得的改性胺固化劑，在機(jī)械攪拌速度為lOOOr/min下緩慢加入12份上述制得的樹脂體系，持續(xù)攪拌30min，即得到環(huán)氧樹脂清漆。所述的環(huán)氧樹脂為E-20、E-40或E_51的雙酚A型環(huán)氧樹脂。所述的消泡劑為脂肪酸烷基酯、氧化乙烯低聚物或甲基硅油。所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯。由于本發(fā)明中，采用封端化合物對(duì)固化劑進(jìn)行封端反應(yīng)，減少了其所含活潑氫鍵的數(shù)量，進(jìn)而達(dá)到控制其固化速度。同時(shí)，以環(huán)氧樹脂作為固化劑的擴(kuò)鏈劑，進(jìn)一步提高了固化劑與環(huán)氧樹脂之間的相容性。將改性后的固化劑在一定的操作工藝條件下和環(huán)氧樹月旨、溶劑、消泡劑、增塑劑等混合，獲得了一種具有良好的耐水性、優(yōu)異的拉伸性能及高光澤性能的木器用環(huán)氧清漆涂料。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 (1)、環(huán)氧固化劑的改性及制備1)在反應(yīng)釜中加入5份二乙烯三胺(DETA)，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度60°C時(shí)，一邊攪拌一邊緩慢緩慢加入10份封端化合物丁基縮水甘油醚；2)滴加完畢，進(jìn)行階段性升溫，升溫幅度為5°C /h，升溫并進(jìn)行封端反應(yīng)時(shí)間為 lh；
3)在勻速機(jī)械攪拌下，逐漸加入1份用有機(jī)溶劑溶解的環(huán)氧樹脂進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)， 加入后反應(yīng)lh，冷卻即可得到封端改性的固化劑。(2)、環(huán)氧清漆的制備1)取有機(jī)溶劑與環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比40wt%混合，加入0. 2份脂肪酸烷基酯，1份鄰苯二甲酸二丁酯，機(jī)械攪拌均勻，得到粘稠的樹脂體系；2)取5份制得的改性胺固化劑，在機(jī)械攪拌速度為lOOOr/min下緩慢加入5份上述制得的樹脂體系；3)持續(xù)攪拌30min，即得到環(huán)氧樹脂清漆。實(shí)施例2 (1)、環(huán)氧固化劑的改性及制備1)在反應(yīng)釜中加入10份三乙烯四胺，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度65°C時(shí)，一邊攪拌一邊緩慢緩慢加入15份封端化合物叔碳酸縮水甘油酯(ElO-P)；2)滴加完畢，進(jìn)行階段性升溫，升溫幅度為5°C /h，升溫并進(jìn)行封端反應(yīng)時(shí)間為 2h ；3)在勻速機(jī)械攪拌下，逐漸加入3份用有機(jī)溶劑溶解的環(huán)氧樹脂進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)， 加入后反應(yīng)2h，冷卻即可得到封端改性的固化劑。(2)、環(huán)氧清漆的制備1)取有機(jī)溶劑與環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比54wt%混合，加入0. 4份氧化乙烯低聚物，15 份鄰苯二甲酸二辛酯，機(jī)械攪拌均勻，得到粘稠的樹脂體系；2)取15份制得的改性胺固化劑，在機(jī)械攪拌速度為lOOOr/min下緩慢加入10份上述制得的樹脂體系；3)持續(xù)攪拌30min，即得到環(huán)氧樹脂清漆。實(shí)施例3:(1)、環(huán)氧固化劑的改性及制備1)在反應(yīng)釜中加入15份乙二胺，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度75°C時(shí)，一邊攪拌一邊緩慢緩慢加入20份封端化合物烯丙基縮水甘油醚；2)滴加完畢，進(jìn)行階段性升溫，升溫幅度為5°C /h，升溫并進(jìn)行封端反應(yīng)時(shí)間為 3h ；3)在勻速機(jī)械攪拌下，逐漸加入5份用有機(jī)溶劑溶解的環(huán)氧樹脂進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)， 加入后反應(yīng)3h，冷卻即可得到封端改性的固化劑。(2)、環(huán)氧清漆的制備1)取有機(jī)溶劑與環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比60wt%混合，加入0. 5份甲基硅油，30份鄰苯二甲酸二丁酯，機(jī)械攪拌均勻，得到粘稠的樹脂體系；2)取20份制得的改性胺固化劑，在機(jī)械攪拌速度為lOOOr/min下緩慢加入15份上述制得的樹脂體系；3)持續(xù)攪拌30min，即得到環(huán)氧樹脂清漆。實(shí)施例4 (1)、環(huán)氧固化劑的改性及制備1)在反應(yīng)釜中加入5份二乙烯三胺(DETA)，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度70°C時(shí)，一邊攪拌一邊緩慢緩慢加入10份封端化合物叔碳酸縮水甘油酯(Eio-P)；2)滴加完畢，進(jìn)行階段性升溫，升溫幅度為5°C /h，升溫并進(jìn)行封端反應(yīng)時(shí)間為 lh；3)在勻速機(jī)械攪拌下，逐漸加入5份用有機(jī)溶劑溶解的環(huán)氧樹脂進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)， 加入后反應(yīng)2h，冷卻即可得到封端改性的固化劑。(2)、環(huán)氧清漆的制備1)取有機(jī)溶劑與環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比45wt%混合，加入0. 2份氧化乙烯低聚物，10 份鄰苯二甲酸二辛酯，機(jī)械攪拌均勻，得到粘稠的樹脂體系；2)取5份制得的改性胺固化劑，在機(jī)械攪拌速度為lOOOr/min下緩慢加入10份上述制得的樹脂體系；3)持續(xù)攪拌30min，即得到環(huán)氧樹脂清漆實(shí)施例5 (1)、環(huán)氧固化劑的改性及制備1)在反應(yīng)釜中加入15份二乙烯三胺(DETA)，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度75°C時(shí)，一邊攪拌一邊緩慢緩慢加入15份封端化合物叔碳酸縮水甘油酯(ElO-P)；2)滴加完畢，進(jìn)行階段性升溫，升溫幅度為5°C /h，升溫并進(jìn)行封端反應(yīng)時(shí)間為 3h ；3)在勻速機(jī)械攪拌下，逐漸加入20份用有機(jī)溶劑溶解的環(huán)氧樹脂進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)， 加入后反應(yīng)3h，冷卻即可得到封端改性的固化劑。(2)、環(huán)氧清漆的制備1)取有機(jī)溶劑與環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比60wt%混合，加入0. 5份甲基硅油，30份鄰苯二甲酸二辛酯，機(jī)械攪拌均勻，得到粘稠的樹脂體系；2)取15份制得的改性胺固化劑，在機(jī)械攪拌速度為lOOOr/min下緩慢加入10份上述制得的樹脂體系；3)持續(xù)攪拌30min，即得到環(huán)氧樹脂清漆。實(shí)施例6 (1)、環(huán)氧固化劑的改性及制備1)在反應(yīng)釜中加入10份二乙烯三胺(DETA)，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度65°C時(shí)，一邊攪拌一邊緩慢緩慢加入12份封端化合物叔碳酸縮水甘油酯(E10-P)；2)滴加完畢，進(jìn)行階段性升溫，升溫幅度為5°C /h，升溫并進(jìn)行封端反應(yīng)時(shí)間為 2h ；3)在勻速機(jī)械攪拌下，逐漸加入3份用有機(jī)溶劑溶解的環(huán)氧樹脂進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)， 加入后反應(yīng)2h，冷卻即可得到封端改性的固化劑。(2)、環(huán)氧清漆的制備1)取有機(jī)溶劑與環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比54wt%混合，加入0. 3份脂肪酸烷基酯，20份鄰苯二甲酸二丁酯，機(jī)械攪拌均勻，得到粘稠的樹脂體系；2)取11份制得的改性胺固化劑，在機(jī)械攪拌速度為lOOOr/min下緩慢加入12份上述制得的樹脂體系；3)持續(xù)攪拌30min，即得到環(huán)氧樹脂清漆。
將實(shí)施例制得的環(huán)氧清漆涂料裝于涂料噴槍內(nèi)，噴涂于聚四佛乙烯塑料表面，固化后，分別做拉伸測(cè)試和浸于水中7 的耐水性能測(cè)試。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的清漆透明性最優(yōu)，在常溫下固化速度較慢·，在拉伸測(cè)試性能較好·，耐水性能強(qiáng)。
權(quán)利要求
1.一種改性環(huán)氧樹脂固化劑制備方法，其特征在于1)在反應(yīng)釜中加入5 15份低級(jí)脂肪族胺固化劑，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度60 80°C時(shí)，一邊攪拌一邊緩慢緩慢加入10 20份低級(jí)醚類或酯類化合物作封端劑對(duì)固化劑進(jìn)行封端反應(yīng)；2)滴加完畢，進(jìn)行階段性升溫，升溫幅度為5°C/h，升溫并進(jìn)行封端反應(yīng)時(shí)間為1 3h ；3)在勻速機(jī)械攪拌下，逐漸加入1 5份用有機(jī)溶劑溶解的環(huán)氧樹脂進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，加入后反應(yīng)1 3h，有機(jī)溶劑與環(huán)氧樹脂以質(zhì)量比2 1混合；冷卻即可得到封端改性的固化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的固化劑制備方法，其特征在于所述的方法為在反應(yīng)釜中加入 10份二乙烯三胺(DETA)，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度65°C時(shí)，一邊攪拌一邊緩慢緩慢加入12份封端化合物叔碳酸縮水甘油酯(ElO-P)，攪拌均勻后進(jìn)行階段性升溫，升溫幅度為5°C /h，升溫并進(jìn)行封端反應(yīng)時(shí)間為2h ；在勻速機(jī)械攪拌下，逐漸加入3份用有機(jī)溶劑溶解的環(huán)氧樹脂進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，加入后反應(yīng)2h，冷卻即可得到封端改性的固化劑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的固化劑制備方法，其特征在于所述的低級(jí)脂肪胺固化劑為 乙二胺、二乙烯三按或三乙烯四胺。
4.如權(quán)利要求1或2所述的固化劑制備方法，其特征在于所述的低級(jí)醚類或酯類化合物是丁基縮水甘油醚、叔碳酸縮水甘油酯或者是烯丙基縮水甘油醚。
5.如權(quán)利要求1或2所述的固化劑制備方法，其特征在于所述的有機(jī)溶劑為二甲苯與丁醇以質(zhì)量比73制得的混合溶液。
6.如權(quán)利要求1或2所述的固化劑制備環(huán)氧清漆的方法，其特征在于步驟如下1)取有機(jī)溶劑與環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比40wt% 60wt%混合，加入0. 2 0. 5份消泡劑， 1 30份增塑劑，機(jī)械攪拌均勻，得到粘稠的樹脂體系；2)取5 20份制得的改性胺固化劑，在機(jī)械攪拌速度為lOOOr/min下緩慢加入5 15份上述制得的樹脂體系；3)持續(xù)攪拌30min，即得到環(huán)氧樹脂清漆。
7.如權(quán)利要求6所述的環(huán)氧清漆的方法，其特征在于方法為取有機(jī)溶劑與環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比為54% wt混合，加入0. 3份消泡劑，20份增塑劑，機(jī)械攪拌均勻，得到粘稠的樹脂體系；取11份制得的改性胺固化劑，在機(jī)械攪拌速度為lOOOr/min下緩慢加入12份上述制得的樹脂體系，持續(xù)攪拌30min，即得到環(huán)氧樹脂清漆。
8.如權(quán)利要求6所述的環(huán)氧清漆的方法，其特征在于所述的環(huán)氧樹脂為E-20、E-40或 E-51的雙酚A型環(huán)氧樹脂。
9.如權(quán)利要求6所述的環(huán)氧清漆的方法，其特征在于所述的消泡劑為脂肪酸烷基酯、 氧化乙烯低聚物或甲基硅油。
10.如權(quán)利要求6所述的環(huán)氧清漆的方法，其特征在于所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改性環(huán)氧樹脂固化劑和環(huán)氧清漆涂料制備方法。在反應(yīng)釜中，低級(jí)脂肪族胺固化劑與低級(jí)醚類或酯類化合物作進(jìn)行封端反應(yīng)，制備封端固化劑；將改性胺固化劑與機(jī)溶劑、環(huán)氧樹脂和消泡劑、增塑劑機(jī)械攪拌均勻，得到粘稠的樹脂體系；由于本發(fā)明中，采用封端化合物對(duì)固化劑進(jìn)行封端反應(yīng)，減少了其所含活潑氫鍵的數(shù)量，進(jìn)而達(dá)到控制其固化速度。同時(shí)，以環(huán)氧樹脂作為固化劑的擴(kuò)鏈劑，進(jìn)一步提高了固化劑與環(huán)氧樹脂之間的相容性。將改性后的固化劑在一定的操作工藝條件下和環(huán)氧樹脂、溶劑、消泡劑、增塑劑等混合，獲得了一種具有良好的耐水性、優(yōu)異的拉伸性能及高光澤性能的木器用環(huán)氧清漆涂料。
文檔編號(hào)C09D163/02GK102250320SQ201110141000
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者周媛, 陳幫烈, 黃定海 申請(qǐng)人:天津大學(xué)