一種水性環(huán)氧固化劑及水性環(huán)氧車架漆的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種水性環(huán)氧固化劑及水性環(huán)氧車架漆，所述水性環(huán)氧固化劑采用帶有三個支鏈的縮水甘油醚TMPEG來增加親水性，并與三乙烯四胺反應(yīng)生成一種枝狀產(chǎn)物，然后與環(huán)氧樹脂加成，增加一定的疏水性，以提高本固化劑與環(huán)氧樹脂的相容性，再用單環(huán)氧化合物芳香族縮水甘油醚封端，來減少伯胺量，降低反應(yīng)活性，而且化學(xué)引入的硅烷偶聯(lián)劑可提高加成物的硬度和耐性，從而改善固化劑的固化速度，并改善漆膜偏脆的缺陷。所述水性環(huán)氧車架漆由上述固化劑配以其他組分制成，其耐強腐蝕性、硬度高，可用于汽車車橋車架等耐腐蝕要求極高的環(huán)境中，并克服了現(xiàn)有水性環(huán)氧漆干燥速度慢、適用期短、漆膜脆性大的難題。
【專利說明】
一種水性環(huán)氧固化劑及水性環(huán)氧車架漆
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種固化劑及含有該固化劑的車架漆，具體涉及一種水性環(huán)氧固化劑 及水性環(huán)氧車架漆。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的汽車涂裝工藝中所用的許多產(chǎn)品都由有機溶劑配制而得的，在汽車噴涂施 工和隨后的干燥過程中這些溶劑便揮發(fā)到大氣中，造成嚴重的污染。隨著人類精神文明的 提高，對環(huán)境保護的呼聲越來越高，尤其是近年來國際上對V0C排放量的要求越來越嚴格， 現(xiàn)代汽車涂裝的發(fā)展方向也逐漸趨于低公害、無公害化。水性涂料體系能決定性地降低汽 車涂漆施工時的溶劑揮發(fā)，相對于傳統(tǒng)溶劑型汽車涂料，水性汽車涂料節(jié)約資源，對環(huán)境友 好，是未來汽車涂料的發(fā)展方向。
[0003] 水性環(huán)氧涂料由液體環(huán)氧樹脂乳液或環(huán)氧樹脂水分散體、水性環(huán)氧固化劑及顏填 料組成。傳統(tǒng)水性環(huán)氧固化劑主要是多元胺，具有很多無法克服的缺點，能直接使用的很 少，必須對其改性。過去主要通過在親水性多元胺分子上引入疏水性環(huán)氧樹脂鏈段，提高固 化劑的乳化性及其與環(huán)氧組分的相容性，但是這種改性導(dǎo)致固化劑親水性下降，且水性環(huán) 氧漆的試用期短、漆膜脆性大，直接制約了汽車涂料水性化的發(fā)展速度，成為水性汽車涂料 發(fā)展的技術(shù)瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是提供一種水性環(huán)氧固化劑及水性環(huán)氧車架漆，以解決現(xiàn)有水性 環(huán)氧車架漆的適用期短、漆膜脆性大的問題。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的： 一種水性環(huán)氧固化劑，由以下重量份數(shù)的原料制備而成： 三乙烯四胺 30~35 硅烷偶聯(lián)劑 1.2~1.7 TMPEG 8~12 環(huán)氧樹脂 0.1~0.4 芳香族縮水甘油醚8~13 納米氧化鋁 0.03~0.07; 按以下步驟制備:將三乙烯四胺和硅烷偶聯(lián)劑按上述配比投入到反應(yīng)容器中，氮氣保 護下邊攪拌邊升溫至60°，然后滴加 TMPEG，滴加完畢后保溫3~4h，制得中間體;將環(huán)氧樹脂 加入到反應(yīng)容器中，60°下緩慢滴加完畢后反應(yīng)0.5~lh，得中間體-環(huán)氧加成物;然后再將芳 香族縮水甘油醚加入到反應(yīng)容器中，60°反應(yīng)2~3h后，加水稀釋至固含量為50%，攪拌0.5~ lh;最后加入納米氧化鋁，攪拌均勻，即得到水性環(huán)氧固化劑。
[0006] 所述硅烷偶聯(lián)劑為氨基硅氧烷。
[0007] 所述環(huán)氧樹脂為雙酸A型液體環(huán)氧樹脂，具體為環(huán)氧樹脂EP0N828。
[0008] 所述芳香族縮水甘油醚為苯基縮水甘油醚。
[0009] 本發(fā)明的水性環(huán)氧固化劑采用帶有三個支鏈的縮水甘油醚TMPEG來增加親水性， 并與三乙烯四胺反應(yīng)生成一種枝狀產(chǎn)物，然后與環(huán)氧樹脂加成，增加一定的疏水性，以提高 本固化劑與環(huán)氧樹脂的相容性，再用單環(huán)氧化合物芳香族縮水甘油醚封端，來減少伯胺量， 降低反應(yīng)活性，而且化學(xué)引入的硅烷偶聯(lián)劑可提高加成物的硬度和耐性，從而改善固化劑 的固化速度，并改善漆膜偏脆的缺陷。
[0010] 本發(fā)明還提供一種含有上述水性環(huán)氧固化劑的水性環(huán)氧車架漆，由以下重量份數(shù) 的原料制備而成： A組分:低分子量雙酸A型環(huán)氧樹脂 25~30 活性稀釋劑 3~5 B組分:水性環(huán)氧固化劑 25~35 顏填料 45~55 助劑 1.2~2.5 水 20~30。
[0011] 所述活性稀釋劑為脂肪族縮水甘油醚。
[0012] 所述顏填料為氧化鐵紅、鈦白粉、磷酸鋅、改性三聚磷酸鋁、400滑石粉中的一種或 幾種。
[0013] 所述助劑由〇 . 3~0.7份防閃銹劑、0.25~0.55份消泡劑、0.2~0.5份潤濕分散劑、 0.45~0.75份流平劑混合而得。
[0014] 本發(fā)明的水性環(huán)氧車架漆耐強腐蝕性、硬度高，可用于汽車車橋車架等耐腐蝕要 求極高的環(huán)境中，并克服了現(xiàn)有水性環(huán)氧車架漆干燥速度慢、適用期短、漆膜脆性大的難 題，縮短了噴涂工序所需的干燥時間，大大降低了干燥過程所需能耗。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合具體實施例進一步闡述本發(fā)明，在以下各實施例中，未詳細描述的各種 過程和方法是本領(lǐng)域中公知的常規(guī)方法，所用試劑為市售分析純或化學(xué)純。
[0016] 實施例1:水性環(huán)氧固化劑。
[0017]將60g三乙烯四胺和3g氨基硅氧烷加入到帶有攪拌器、加熱套、氮氣導(dǎo)管、冷凝管 和熱電偶的四口燒瓶中，在氮氣保護下攪拌并加熱至60°C，用分液漏斗向燒瓶中緩慢滴加 20g的TMPEG，滴加完畢后保溫3h，待反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾，除去剩余的反應(yīng)物和生成的水； 向瓶內(nèi)加入0.6g環(huán)氧樹脂EP0N828，60 °C下緩慢滴加完畢后反應(yīng)0.5h，整個反應(yīng)過程中控制 料液為淡黃色半透明液體，無顆粒狀物質(zhì)出現(xiàn);再向反應(yīng)瓶中滴加20g苯基縮水甘油醚，60 °C下反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后，向瓶中加水，稀釋至固含量為50%;最后向瓶內(nèi)加入O.lg納米氧化 鋁，攪拌均勻，得水性環(huán)氧固化劑。
[0018]實施例2:水性環(huán)氧固化劑。
[0019]將75g三乙烯四胺和3.4g氨基硅氧烷加入到帶有攪拌器、加熱套、氮氣導(dǎo)管、冷凝 管和熱電偶的四口燒瓶中，在氮氣保護下攪拌并加熱至60°C，用分液漏斗向燒瓶中緩慢滴 加16g的TMPEG，滴加完畢后保溫3h，待反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾，除去剩余的反應(yīng)物和生成的 水；向瓶內(nèi)加入〇. 8g環(huán)氧樹脂EP0N828，60 °C下緩慢滴加完畢后反應(yīng)0.5h，整個反應(yīng)過程中 控制料液為淡黃色半透明液體，無顆粒狀物質(zhì)出現(xiàn);再向反應(yīng)瓶中滴加26g苯基縮水甘油 醚，60°C下反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后，向瓶中加水，稀釋至固含量為50%;最后向瓶內(nèi)加入0.14g納 米氧化鋁，攪拌均勻，得水性環(huán)氧固化劑。
[0020]實施例3:水性環(huán)氧固化劑。
[0021]將60g三乙烯四胺和2.4g氨基硅氧烷加入到帶有攪拌器、加熱套、氮氣導(dǎo)管、冷凝 管和熱電偶的四口燒瓶中，在氮氣保護下攪拌并加熱至60°C，用分液漏斗向燒瓶中緩慢滴 加24g的TMPEG，滴加完畢后保溫3h，待反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾，除去剩余的反應(yīng)物和生成的 水；向瓶內(nèi)加入〇. 2g環(huán)氧樹脂EP0N828，60 °C下緩慢滴加完畢后反應(yīng)0.5h，整個反應(yīng)過程中 控制料液為淡黃色半透明液體，無顆粒狀物質(zhì)出現(xiàn);再向反應(yīng)瓶中滴加16g苯基縮水甘油 醚，60°C下反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后，向瓶中加水，稀釋至固含量為50%;最后向瓶內(nèi)加入0.06g納 米氧化鋁，攪拌均勻，得水性環(huán)氧固化劑。
[0022] 對比例1:水性環(huán)氧固化劑。
[0023]將60g三乙烯四胺加入到帶有攪拌器、加熱套、氮氣導(dǎo)管、冷凝管和熱電偶的四口 燒瓶中，在氮氣保護下攪拌并加熱至60°C，用分液漏斗向燒瓶中緩慢滴加20g的TMPEG，滴加 完畢后保溫3h，待反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾，除去剩余的反應(yīng)物和生成的水；向瓶內(nèi)加入0.6g環(huán) 氧樹脂EP0N828,60°C下緩慢滴加完畢后反應(yīng)0.5h，整個反應(yīng)過程中控制料液為淡黃色半透 明液體，無顆粒狀物質(zhì)出現(xiàn);再向反應(yīng)瓶中滴加20g苯基縮水甘油醚，60°C下反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié) 束后，向瓶中加水，稀釋至固含量為50%，最后向瓶內(nèi)加入0. lg納米氧化鋁，攪拌均勻，得水 性環(huán)氧固化劑。
[0024] 對比例2:水性環(huán)氧固化劑。
[0025]將60g三乙烯四胺和3g氨基硅氧烷加入到帶有攪拌器、加熱套、氮氣導(dǎo)管、冷凝管 和熱電偶的四口燒瓶中，在氮氣保護下攪拌并加熱至60°C，用分液漏斗向燒瓶中緩慢滴加 20g的TMPEG，滴加完畢后保溫3h，待反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾，除去剩余的反應(yīng)物和生成的水； 向瓶內(nèi)加入0.6g環(huán)氧樹脂EP0N828，60 °C下緩慢滴加完畢后反應(yīng)0.5h，整個反應(yīng)過程中控制 料液為淡黃色半透明液體，無顆粒狀物質(zhì)出現(xiàn);再向反應(yīng)瓶中滴加20g苯基縮水甘油醚，60 °C下反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后，向瓶中加水，稀釋至固含量為50%，攪拌均勻，得水性環(huán)氧固化劑。 [0026] 對比例3:水性環(huán)氧固化劑。
[0027]將60g二乙烯三胺和3g氨基硅氧烷加入到帶有攪拌器、加熱套、氮氣導(dǎo)管、冷凝管 和熱電偶的四口燒瓶中，在氮氣保護下攪拌并加熱至60°C，用分液漏斗向燒瓶中緩慢滴加 20g的TMPEG，滴加完畢后保溫3h，待反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾，除去剩余的反應(yīng)物和生成的水； 向瓶內(nèi)加入0.6g環(huán)氧樹脂EP0N828，60 °C下緩慢滴加完畢后反應(yīng)0.5h，整個反應(yīng)過程中控制 料液為淡黃色半透明液體，無顆粒狀物質(zhì)出現(xiàn);再向反應(yīng)瓶中滴加20g苯基縮水甘油醚，60 °C下反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后，向瓶中加水，稀釋至固含量為50%;最后向瓶內(nèi)加入O.lg納米氧化 鋁，攪拌均勻，得水性環(huán)氧固化劑。
[0028] 對比例4:水性環(huán)氧固化劑。
[0029]將60g三乙烯四胺和3g氨基硅氧烷加入到帶有攪拌器、加熱套、氮氣導(dǎo)管、冷凝管 和熱電偶的四口燒瓶中，在氮氣保護下攪拌并加熱至60°C，用分液漏斗向燒瓶中緩慢滴加 20g的TMPEG，滴加完畢后保溫3h，待反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾，除去剩余的反應(yīng)物和生成的水； 向瓶內(nèi)加入0.6g環(huán)氧樹脂EP0N828，60 °C下緩慢滴加完畢后反應(yīng)0.5h，整個反應(yīng)過程中控制 料液為淡黃色半透明液體，無顆粒狀物質(zhì)出現(xiàn);再向反應(yīng)瓶中滴加20g脂肪族縮水甘油醚 AGE，60°C下反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后，向瓶中加水，稀釋至固含量為50%;最后向瓶內(nèi)加入0. lg納 米氧化鋁，攪拌均勻，得水性環(huán)氧固化劑。
[0030] 水性環(huán)氧固化劑性能分析 將與實施例1~3和對比例1~4所制備的水性環(huán)氧固化劑分別與環(huán)氧樹脂EP0N828按質(zhì)量 比1.2:1配比，刷涂后進行性能測試，測試結(jié)果如表1所示。
[0031] 表1:
實施例4:水性環(huán)氧車架漆。
[0032] 本實施例的水性環(huán)氧車架漆按照以下配比制備： A組分:環(huán)氧樹脂E51 25g 活性稀釋劑501 5g B組分:水性環(huán)氧固化劑 30g 鈦白粉 45g 助劑 1.2g 水 20g; 其中，水性環(huán)氧固化劑由實施例1制得，助劑由0.3g防閃銹劑、0.25g消泡劑、0.2g潤濕 分散劑、〇. 45g流平劑混合而得。
[0033] 本實施例的水性環(huán)氧車架漆的制備方法為:A組分是將配方量的低分子量雙酚A型 環(huán)氧樹脂與活性稀釋劑混合均勻;B組分制備工藝為按配方中的配比在水性環(huán)氧固化劑中 依次加入助劑、7K、顏填料，并中速分散均勾即可;然后將A組分加入到B組分中，攪拌均勻即 可。
[0034] 實施例5:水性環(huán)氧車架漆。
[0035] 本實施例的水性環(huán)氧車架漆按照以下配比制備： A組分:環(huán)氧樹脂E51 25g 活性稀釋劑501 5g B組分：水性環(huán)氧固化劑 25g 氧化鐵紅 55g 助劑 2.5g 水 30g; 其中，水性環(huán)氧固化劑由實施例2制得，助劑由0.7g防閃銹劑、0.55g消泡劑、0.5g潤濕 分散劑、〇. 75g流平劑混合而得。
[0036] 本實施例的水性環(huán)氧車架漆的制備方法同實施例4。
[0037] 實施例6:水性環(huán)氧車架漆。
[0038] 本實施例的水性環(huán)氧車架漆按照以下配比制備： A組分:環(huán)氧樹脂E51 30g 活性稀釋劑501 3g B組分：水性環(huán)氧固化劑 35g 磷酸鋅 40g 助劑 2.0g 水 25g 其中，水性環(huán)氧固化劑由實施例3制得，助劑由0.5g防閃銹劑、0.45g消泡劑、0.4g潤濕 分散劑、〇. 65g流平劑混合而得。
[0039 ]本實施例的水性環(huán)氧車架漆的制備方法同實施例4。
[0040] 水性環(huán)氧車架漆的性能測試： 將實施例4~6所制備的水性環(huán)氧車架漆進行性能測試，實施例5和實施例6所得水性環(huán) 氧車架漆的性能與實施例4的水性環(huán)氧車架漆的性能接近，故在表格中不再一一列出，測試 結(jié)果見表2。
[0041] 表2:
【主權(quán)項】
1. 一種水性環(huán)氧固化劑，其特征在于，由以下重量份數(shù)的原料制備而成： 三乙烯四胺 30~35 硅烷偶聯(lián)劑 1.2~1.7 TMPEG 8~12 環(huán)氧樹脂 0.1~0.4 芳香族縮水甘油醚 8~13 納米氧化鋁 0.03~0.07; 按以下步驟制備：將三乙烯四胺和硅烷偶聯(lián)劑按上述配比投入到反應(yīng)容器中，氮氣保 護下邊攪拌邊升溫至60°，然后滴加 TMPEG，滴加完畢后保溫3~4h，制得中間體;將環(huán)氧樹脂 加入到反應(yīng)容器中，60°下緩慢滴加完畢后反應(yīng)0.5~lh，得中間體-環(huán)氧加成物;然后再將芳 香族縮水甘油醚加入到反應(yīng)容器中，60°反應(yīng)2~3h后，加水稀釋至固含量為50%，攪拌0.5~ lh;最后加入納米氧化鋁，攪拌均勻，即得到水性環(huán)氧固化劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性環(huán)氧固化劑，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑為氨基硅氧 烷。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水性環(huán)氧固化劑，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型液 體環(huán)氧樹脂。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的水性環(huán)氧固化劑，其特征在于，所述芳香族縮水甘油醚為 苯基縮水甘油醚。5. -種利用權(quán)利要求1所述的水性環(huán)氧固化劑制備的水性環(huán)氧車架漆，其特征在于，由 以下重量份數(shù)的原料制備而成： A組分:低分子量雙酸A型環(huán)氧樹脂 25~30 活性稀釋劑 3~5 B組分:水性環(huán)氧固化劑 25~35 顏填料 45~55 助劑 1.2~2.5 水 20~30。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的水性環(huán)氧車架漆，其特征在于，所述活性稀釋劑為脂肪族縮水 甘油醚。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的水性環(huán)氧車架漆，其特征在于，所述顏填料為氧化鐵紅、鈦白 粉、磷酸鋅、改性三聚磷酸鋁、400滑石粉中的一種或幾種。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的水性環(huán)氧車架漆，其特征在于，所述助劑為防閃銹劑、消泡劑、 潤濕分散劑和流平劑的混合。
【文檔編號】C09D5/08GK106046325SQ201610420795
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】張然, 劉再康, 金曉嵐, 李繼凱, 劉曼娜, 馬東旺, 高曉靜, 王賽
【申請人】石家莊市金達特種涂料有限公司