阅读说明：本技术 一种水性双组份涂料用固化剂组合物 (Curing agent composition for water-based two-component coating ) 是由 沈岳 吕宏飞 伍宽平 沈君岱 于 2020-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供的一种水性双组份涂料用固化剂,其结构式如式I所示；本发明还提供了上述水性双组份涂料用固化剂的制备方法。本发明还提供了一种水性双组份涂料用固化剂组合物。本发明制得的固化剂引入甲基(甲磺酰基)氨基甲酸对异氰酸酯进行封闭,可稳定保存,同时使用时仅需要稍加热即可实现解封,固化速度可根据加热温度控制；固化剂具有三个NCO基团,且三个NCO基团消去温度有差别,不仅能大大减少异氰酸酯的用量,而且可控制反应速度和程度。(The invention provides a curing agent for a water-based two-component coating, which has a structural formula shown as a formula I; the invention also provides a preparation method of the curing agent for the water-based two-component coating. The invention also provides a curing agent composition for the water-based two-component coating. Methyl (methylsulfonyl) carbamic acid is introduced into the curing agent prepared by the invention to seal isocyanate, so that the isocyanate can be stably stored, and meanwhile, deblocking can be realized only by slightly heating when the curing agent is used, and the curing speed can be controlled according to the heating temperature; the curing agent has three NCO groups, and the elimination temperatures of the three NCO groups are different, so that isocyanic acid can be greatly reducedThe amount of ester used and the rate and extent of reaction can be controlled.)

一种水性双组份涂料用固化剂组合物

技术领域

本发明涉及涂料材料领域，特别涉及一种水性双组份涂料用固化剂组合物及其制备方法与应用。

背景技术

由于水性树脂原料粘度高以及高速分散容易导致树脂破乳等原因，目前水性环氧涂料在制造过程中广泛使用水磨浆的工艺。该工艺繁琐，制造周期长，能耗大，制造过程中需要添加含有VOC的助剂，需要额外的水，导致产品的固含量低，涂料施工时需要多次涂装才能达到理想的效果，能耗大，周期长，通过该工艺生产的水性双组份涂料只能替代油性产品VOC大于420g/L的涂料，不能替代其他含有VOC的油性产品(VOC小于420g/L)。为进一步降低生产过程中的能耗和有害物质排放，提升水性环氧涂料品质，实现绿色生产，亟需对涂料生产工艺进行改进。

环氧树脂的固化反应是通过加入固化剂，利用固化剂中的某些基团与环氧树脂中的环氧基或羟基发生反应来实现的。固化剂是影响水性环氧涂料性能的关键因素之一。传统的溶剂型固化剂难以与水性环氧涂料混溶，所以针对水性环氧体系必须用水性环氧固化剂才能解决此问题。普通的脂肪族胺类固化剂对人体刺激较大，同时易于与空气中CO2反应生成盐，或吸收潮气泛白，因此实际使用水性环氧固化剂多为多胺与环氧树脂加成产物。但目前改性胺固化剂仍存在多种缺陷，例如耐侯性差、易变黄，柔韧性、附着力也欠佳。

发明内容

技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种水性双组份涂料用固化剂组合物及其制备方法与应用。

技术方案：本发明提供的一种水性双组份涂料用固化剂，其结构式如式I所示：

本发明还提供了上述水性双组份涂料用固化剂的制备方法，包括以下步骤：将三苯基甲烷三异氰酸酯溶于二氯甲烷中，加热至50-60℃恒温，边搅拌边滴入式II所示的化合物，在2h内滴完，滴完后恒温反应1-2h，即得；反应式如下：

本发明还提供了水性双组份涂料用固化剂组合物，由以下重量份的组份制得：三苯基甲烷三异氰酸酯2重量份、聚乙二醇单甲醚2-4重量份、式I所示的化合物1-4重量份；式I所示的化合物结构式如下：

本发明还提供了水性双组份涂料用固化剂组合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将三苯基甲烷三异氰酸酯溶于二氯甲烷中，加热至50-60℃恒温，边搅拌边滴入式II所示的化合物，在2h内滴完，滴完后恒温反应1-2h，即得；反应式如下：

(2)将步骤(1)的产物与三苯基甲烷三异氰酸酯、聚乙二醇单甲醚混匀，即得。

优选地，各组份的重量份为：三苯基甲烷三异氰酸酯2重量份、聚乙二醇单甲醚2-4重量份、式I所示的化合物1-4重量份。

有益效果：本发明制得的固化剂引入甲基(甲磺酰基)氨基甲酸对异氰酸酯进行封闭，可稳定保存，同时使用时仅需要稍加热即可实现解封，固化速度可根据加热温度控制；固化剂具有三个NCO基团，且三个NCO基团消去温度有差别，不仅能大大减少异氰酸酯的用量，而且可控制反应速度和程度。

为了在初始时即可快速反应，本发明还提供了固化剂组合物，组合物中也包括三苯基甲烷三异氰酸酯，从而避免交联反应初始反应过慢，特别是温度较低时。

附图说明

图1为水性双组份涂料用固化剂的氢谱。

具体实施方式

下面对本发明作出进一步说明。

实施例1

水性双组份涂料用固化剂的制备：将三苯基甲烷三异氰酸酯溶于二氯甲烷中，加热至55℃恒温，边搅拌边滴入式II所示的化合物，在2h内滴完，滴完后恒温反应1.5h，即得式I所示化合物。

制得式I所示化合物264.6g，m/z 784.08，氢谱见图1。

实施例2

固化剂组合物的制备：将实施例1的式I所示化合物与三苯基甲烷三异氰酸酯、聚乙二醇单甲醚混匀，即得；其中，三苯基甲烷三异氰酸酯2重量份、聚乙二醇单甲醚3重量份、式I所示的化合物2重量份。

实施例3

水性双组份涂料用固化剂的制备：将三苯基甲烷三异氰酸酯溶于二氯甲烷中，加热至50℃恒温，边搅拌边滴入式II所示的化合物，在2h内滴完，滴完后恒温反应2h，即得式I所示化合物。

制得式I所示化合物316.4g，m/z 784.08，氢谱见图1。

实施例4

固化剂组合物的制备：将实施例1的式I所示化合物与三苯基甲烷三异氰酸酯、聚乙二醇单甲醚混匀，即得；其中，三苯基甲烷三异氰酸酯2重量份、聚乙二醇单甲醚2重量份、式I所示的化合物1重量份。

实施例5

水性双组份涂料用固化剂的制备：将三苯基甲烷三异氰酸酯溶于二氯甲烷中，加热至60℃恒温，边搅拌边滴入式II所示的化合物，在2h内滴完，滴完后恒温反应1h，即得式I所示化合物。

制得式I所示化合物198.1g，m/z 784.08，氢谱见图1。

实施例6

固化剂组合物的制备：将实施例1的式I所示化合物与三苯基甲烷三异氰酸酯、聚乙二醇单甲醚混匀，即得；其中，三苯基甲烷三异氰酸酯2重量份、聚乙二醇单甲醚4重量份、式I所示的化合物4重量份。

实施例5

制得一批水性环氧树脂涂料，其配方如下表。

测试上述水性环氧涂料的性能，结果见下表。

	样品1	样品2	样品3	样品4	样品5	样品6	对比例1
								表干25℃(min)	30	30	30	20	20	20	30
硬干25℃(min)	70	70	70	60	60	60	120
								实干25℃(h)	2	2	2	1.5	1.5	1.5	3.5
硬度(24h)	3H	3H	3H	3H	3H	3H	-
								冲击韧性KJ/m<sup>2</sup>	17.64	16.59	16.42	19.28	19.01	18.96	9.00
弯曲强度MPa	120.45	118.64	117.91	123.64	120.58	121.67	110.00
								弯曲模量GPa	2.69	2.61	2.58	2.76	2.71	2.69	2.50