一种用于环氧树脂涂料固化剂腰果酚醛胺及其制备方法

摘要

一种环氧树脂涂料用固化剂及其制备方法，主要成分为腰果酚醛胺，其特征是，所述的腰果酚醛胺的合成配方以重量百分率计包括下列组分：腰果酚：60～70％；多元胺：20～30％；甲醛或多聚甲醛：10～20％；2，4，6三(二甲氨基甲基)苯酚：1～5％。这种固化剂用于环氧树脂涂料比一般的酚醛胺固化剂具有更好的耐水性及柔韧性。并且基本不影响面漆的调色。

说明书

技术领域

本发明涉及化学工业领域中的合成树脂和涂料行业，具体地说，涉及一种以环氧树脂为基础的涂料用的配合剂，即一种腰果酚醛胺固化剂。

背景技术

环氧树脂是一种应用十分广泛的合成树脂，尤其在涂料、胶粘剂等领域应用更为普遍。为了获得具有实用价值的性能，环氧树脂需要使用固化剂使之交联固化，这时环氧树脂具有优异的粘附性、机械性能、电性能及耐化学药品腐蚀性。固化剂对环氧树脂固化后的性能具有重要的作用。

我国现阶段使用较多的是聚酰胺类的固化剂，但存在低温难以固化、固化后树脂的柔韧性、耐冲击性等机械性能较差的缺点。

国内也有通过曼尼希(Mannich)反应合成环氧树脂固化剂，但在原料上大多使用苯酚，其产品的最大缺点是固化后的柔韧性较差，比较脆。

在此领域，中国专利CN 1374292A曾报道以腰果壳液作为反应酚，合成环氧树脂固化剂，但由于原料的颜色过深，基本上无法在面漆配合中使用。

发明内容

鉴于用腰果苯酚改性的固化剂低温固化性能好，固化速度快，5℃仍可以固化，克服了低分子量聚酰胺树脂在10℃以下难以固化，5℃以下不能固化的缺点。具有良好的柔韧性和低毒性，克服了多元胺及其衍生物固化环氧树脂时存在的固化脆性问题，同时具有优异的耐水性和耐化学性，本发明者对腰果苯酚类固化剂的合成作了锐意改进，使之比一般的酚醛胺固化剂具有更好的耐水性及柔韧性。并且基本不影响面漆的调色。

本发明是这样实现的，它的主要成分为腰果酚醛胺，其特征是，所述的腰果酚醛胺的合成配方以重量百分率计包括下列组分：

腰果酚                                60～70％；

多元胺                                20～30％；

甲醛或多聚甲醛                        10～20％；

2，4，6三(二甲氨基甲基)苯酚            1～5％。

也就是说，在本发明所述的固化剂中，多元胺可与环氧树脂中的环氧基发生交联反应。酚羟基对固化反应有明显催化作用，在低温(5℃以下)下仍然如此。苯环上的长链烃基取代基，具有良好的憎水性及柔韧性，比一般的酚醛胺固化剂具有更好的耐水性及柔韧性。并且通过对原料的提纯改良使产品的颜色基本不影响面漆的调色，且性能方面更优于前者。

在上述配合中，所述的多元胺是脂肪族多元胺，选自乙二胺，己二胺，二乙烯三胺，三乙烯四胺，间苯二甲胺中的一种。

按照本发明，具体的合成方法是：以腰果酚、甲醛或多聚甲醛、多元胺为原料，通过曼尼希(Mannich)反应而制得腰果酚醛胺，合成过程如下：

按配比取腰果酚，多元胺，混合均匀后，分批加入甲醛的37重量％水溶液或多聚甲醛，温度控制在55～60℃，加入的时间为0.5～1.0小时，随后加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚，升温至70～80℃，保温3～5小时，真空脱水，温度70～80℃，最高不超过90℃，真空度控制为720～740mmHg以上，脱水至无水蒸出为止。

按本发明制得的腰果酚醛胺固化剂的具体性能指标如下：

外观：浅色粘稠状液体；

固含量：95～99％；

胺值：250～500mgKOH/g；

活泼氢个数：3；

粘度：3000～12000mPa·s；

纯度：≥99％。

该腰果酚醛胺固化剂用于制备环氧防锈漆，取得良好效果，其冲击强度50kg·cm，附着力1级，在盐水中浸泡数小时不起泡、不膨胀、不渗色，硬度1H～2H。

具体实施方式

下面以实施例对本发明作进一步具体说明，但本发明决不局限于这些实施例。

实施例1

在一个500ml反应瓶上，装备搅拌器、冷凝器、分水器、温度计，从加料口加入腰果酚150克、乙二胺30克，搅拌均匀，分批加入多聚甲醛15克，温度控制在60℃以下，加入时间0.5小时，加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚2克后升温到70～80℃，保温4小时，然后进行真空(真空度740mmHg以上)脱水，最高不超过90℃，脱水至无水蒸出为止。产品为淡黄色粘稠状液体、固含量为96％、胺值300mgKOH/g、活泼氢个数3个、粘度7000mPa·s、纯度99％。

实施例2

装置同实施例1，加入腰果酚150克、二乙烯三胺41.2克，搅拌均匀，分批加入37重量％甲醛水溶液32.8克，温度控制在60℃以下，加入时间0.5小时，加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚2.5克后升温到70～80℃，保温3小时，然后进行真空(真空度740mmHg以上)脱水，脱水温度为70～80℃，脱水至无水蒸出为止。产品为暗黄色粘稠状液体、固含量为96％、胺值380mgKOH/g、活泼氢个数3个、粘度5000mPa·s、纯度99.5％。

实施例3

装置同实施例1，加入腰果酚150克、间苯二甲胺47.6克，搅拌均匀，分批加入37重量％甲醛水溶液28.7克，温度控制在60℃以下，加入时间0.5小时，加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚2.8克后升温到70～80℃，保温3小时，然后进行真空脱水，脱水温度为70～80℃，真空度740mmHg以上，脱水至无水蒸出为止。产品为黄色粘稠状液体、固含量97.7为％、胺值250mgKOH/g、活泼氢个数3个、粘度10000mPa·s、纯度99.2％。

实施例4

装置同实施例1，加入腰果酚150克、己二胺52.2克，搅拌均匀，分批加入多聚甲醛13.5克，温度控制在60℃以下，加入时间0.5小时，加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚3克后再升温到70～80℃，保温4小时，然后进行真空脱水，脱水温度为70～80℃，真空度740mmHg以上，脱水至无水蒸出为止。产品为暗红色粘稠状液体、固含量为95％、胺值280mgKOH/g、活泼氢个数3个、粘度8000mPa·s、纯度99.4％。

实施例5

装置同实施例1，加入腰果酚150克、三乙烯四胺65.7克，搅拌均匀，分批加入37重量％甲醛水溶液72.9克，温度控制在60℃以下，加入时间0.5小时，加入2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚3.5克后升温到70～80℃，保温3小时，然后进行真空脱水，脱水温度为70～80℃，真空度740mmHg以上，脱水至无水蒸出为止。产品为淡褐色粘稠状液体、固含量为96％、胺值500mgKOH/g、活泼氢个数3个、粘度3000mPa·、纯度99.9％。