CN113603717A - 一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法及其天冬聚脲树脂 - Google Patents

一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法及其天冬聚脲树脂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法及其天冬聚脲树脂，在惰性气体氛围中，将不饱和脂肪酸二酯真空脱水并干燥，再在40℃～150℃下，滴加多胺基端硅氧烷基伯胺，保温2～48h得到硅改性天冬聚脲树脂。本发明的优点：固化快、耐热耐腐蚀、高附着力环保。

Description

一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法及其天冬聚脲树脂
技术领域
本发明涉及天冬聚脲涂料及胶黏技术领域，具体是指一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法及其天冬聚脲树脂。
背景技术
当前市场使用的聚脲，基本为“第二代聚脲”和“第三代聚脲”。其中‘第三代聚脲’即指低反应活性聚天门冬氨酸酯聚脲(PAE)，拥有较好的耐侯性，耐介质腐蚀性和较好的施工性，广泛应用于建筑，管道，水利等行业，直接使用，耐热性一般、初期耐水性有发白现象、且粘结附着力较差，往往需要在涂装、胶黏配方中添加附着力促进剂，无法满足长效高性能海洋防腐领域应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是解决上述问题，提供一种提高耐热性、高耐水性、高附着力的硅改性天冬聚脲树脂的制备方法及其天冬聚脲树脂。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：包括在惰性气体氛围中，将不饱和脂肪酸二酯真空脱水并干燥，再在40℃～150℃下，滴加多胺基端硅氧烷基伯胺，保温2～48h得到硅改性天冬聚脲树脂，所述多胺基端硅氧烷基伯胺的制备方法为：将含氨基硅氧烷树脂和二元伯胺加入反应釜中，在40℃～120℃下，滴加双官能度縮水甘油醚和二甲苯混合液，2小时内滴加完毕，再保温2小时，减压脱掉溶剂得到多胺基端硅氧烷伯胺加成制备而成。
进一步地，所述多胺基端硅氧烷基伯胺、不饱和脂肪酸二酯的摩尔比为1:1～1.03。
进一步地，含氨基硅氧烷树脂：二元伯胺：双官能度縮水甘油醚＝1:(1～1.2):1。
进一步地，所述伯氨基硅氧烷树脂包括3-(N-环已胺基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(N-环已胺基)丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧硅烷、3-氨丙基三乙氧硅烷、二(3-三甲氧基硅基丙基)胺、二(3-三乙氧基硅基丙基)胺、3-氨丙基甲基二乙氧硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-N-二甲基-3-氨丙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]正丁胺的一种或多种组合。
进一步地，所述不饱和脂肪酸二酯选自C4～C6不饱和脂肪酸二酯，包括马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯、马来酸二异丁酯、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、富马酸二丙酯、富马酸二丁酯、富马二异丁酯的任意一种或多种组合。
进一步地，所述伯胺包括：IPDA、聚醚胺、PACM、DMDC、1.3-BAC、甲基环己二胺、AEP、多乙烯多胺中的一种或多种组合。
进一步地，所述双官能度縮水甘油醚包括：1,4-丁二醇縮水甘油醚、1,6-己二醇縮水甘油醚、聚乙二醇縮水甘油醚、聚丙二醇縮水甘油醚、二乙二醇二縮水甘油醚、三乙二醇二縮水甘油醚、1,4-环己烷二甲醇縮水甘油醚、新戊二醇縮水甘油醚、间苯二酚二縮水甘油醚、双酚A型环氧树脂、双酚F环氧树脂的一种或多种组合。
进一步地，所述滴加多胺基端硅氧烷基伯胺控制在2小时滴加完毕。
一种根据上述一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法制备得到的硅改性天冬聚脲树脂。
本发明具有如下优点：本发明制备工艺简单，便于工业化生产；单端硅氧基和疏水基的引入，增大了聚脲的附着力、耐热性、耐污性，形成均匀、好的耐水性的涂膜，涂膜具有良好的附着力、光泽、干燥时间，适应日益严格的环保标准，符合绿色发展趋势。
附图说明
图1是本发明一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法制备的硅改性天冬聚脲树脂的结构简式。
图2是本发明一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法制备的硅改性天冬聚脲树脂的测试实验结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
结合附图1、图2，一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法，包括在惰性气体氛围中，将不饱和脂肪酸二酯真空脱水并干燥，再在40℃～150℃下，滴加多胺基端硅氧烷基伯胺，保温2～48h得到硅改性天冬聚脲树脂。
进一步地，所述多胺基端硅氧烷基伯胺、不饱和脂肪酸二酯的摩尔比为1:1～1.03。
其中多胺基端硅氧烷基伯胺的制备方法为：将含氨基硅氧烷树脂和二元伯胺加入反应釜中，在40℃～120℃下，滴加双官能度縮水甘油醚和二甲苯混合液，2小时内滴加完毕，再保温2小时，减压脱掉溶剂得到多胺基端硅氧烷伯胺加成制备而成。其中，含氨基硅氧烷树脂：二元伯胺：双官能度縮水甘油醚＝1:(1～1.2):1。
其中所述伯氨基硅氧烷树脂包括3-(N-环已胺基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(N-环已胺基)丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧硅烷、3-氨丙基三乙氧硅烷、二(3-三甲氧基硅基丙基)胺、二(3-三乙氧基硅基丙基)胺、3-氨丙基甲基二乙氧硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-N-二甲基-3-氨丙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]正丁胺的一种或多种组合。
其中所述不饱和脂肪酸二酯选自C4～C6不饱和脂肪酸二酯，包括马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯、马来酸二异丁酯、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、富马酸二丙酯、富马酸二丁酯、富马二异丁酯的任意一种或多种组合。
其中所述伯胺包括：IPDA、聚醚胺、PACM、DMDC、1.3-BAC、甲基环己二胺、AEP、多乙烯多胺中的一种或多种组合。
其中所述双官能度縮水甘油醚包括：1,4-丁二醇縮水甘油醚、1,6-己二醇縮水甘油醚、聚乙二醇縮水甘油醚、聚丙二醇縮水甘油醚、二乙二醇二縮水甘油醚、三乙二醇二縮水甘油醚、1,4-环己烷二甲醇縮水甘油醚、新戊二醇縮水甘油醚、间苯二酚二縮水甘油醚、双酚A型环氧树脂、双酚F环氧树脂的一种或多种组合。
进一步地，所述滴加多胺基端硅氧烷基伯胺控制在2小时滴加完毕。
一种根据上述一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法制备得到的硅改性天冬聚脲树脂。
本发明中的不饱和脂肪酸二酯使用的是C5以下的一元醇制备而成。
本发明在具体实施时：
实施例一
一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法，包括：
在惰性气体氛围中，将175g马来酸二乙酯在105℃下真空脱水并干燥，降温至60℃，滴加223g N-β-(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷，控制在2小时滴加完毕，保温16h，得到硅改性天冬聚脲树脂，胺氢当量为200。
实施例二
一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法，包括：
S1:将223g N-β-(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷和245g DMDC混合液加入反应釜中，在80℃时，滴加370g E51双酚A环氧树脂和200g二甲苯混合液，2小时内滴加完毕，保温2小时，减压真空除二甲苯，得到中间物多胺基端硅氧烷基伯胺。
S2:在惰性气体氛围中，将176g马来酸二乙酯在105℃下真空脱水并干燥，降温至60℃，滴加S1所得中间产物，控制在2小时滴加完毕，保温16h，得到硅改性天冬聚脲树脂，胺氢当量为256。
实施例三
一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法，包括：
S1:将223g N-β-(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷和245g DMDC混合液加入反应釜中，在80℃时，滴加370g E51双酚F环氧树脂和200g二甲苯混合液，2小时内滴加完毕，保温2小时，减压真空除二甲苯，得到中间物多胺基端硅氧烷基伯胺。
S2:在惰性气体氛围中，将176g马来酸二乙酯在105℃下真空脱水并干燥，降温至60℃，滴加S1所得中间产物，控制在2小时滴加完毕，保温18h，得到硅改性天冬聚脲树脂，胺氢当量为254。
实施例四
S1:将179g 3-氨丙基三甲氧硅烷和178g IPDA混合液加入反应釜中，在80℃时，滴加370g E51双酚A环氧树脂和200g二甲苯混合液，2小时内滴加完毕，保温2小时，减压真空除二甲苯，得到中间物多胺基端硅氧烷基伯胺。
S2:在惰性气体氛围中，将176g马来酸二乙酯在105℃下真空脱水并干燥，降温至60℃，滴加S1所得中间产物，控制在2小时滴加完毕，保温18h，得到硅改性天冬聚脲树脂，胺氢当量为305。
实施例五
一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法，包括：
S1:将179g 3-氨丙基三甲氧硅烷和240g聚醚胺D230混合液加入反应釜中，在80℃时，滴加370g E51双酚A环氧树脂和200g二甲苯混合液，2小时内滴加完毕，保温2小时，减压真空除二甲苯，得到中间物多胺基端硅氧烷基伯胺。
S2:在惰性气体氛围中，将176g马来酸二乙酯在105℃下真空脱水并干燥，降温至60℃，滴加S1所得中间产物，控制在2小时滴加完毕，保温18h，得到硅改性天冬聚脲树脂，胺氢当量为325。
对比例一
本例提供一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法，包括：
在装有搅拌器，冷凝器，恒压分液漏斗，N2通管的四口烧瓶中加入DMDC 236g，缓慢滴加马来酸二乙酯350g，N2保护下100℃反应3d，通过测定伯胺判定反应终点，得到一种油性天冬聚脲树脂，胺氢当量为290。
性能评价
将实施例提供的作为实验组进行下述实验。
将实施例一至六分别合成的硅改性聚脲树脂及对比例一合成的传统天冬聚脲树脂，HDI三聚体(NCO＝21％)按图2配方比例搭配，涂敷于打磨处理的碳钢板及其马口铁上，室温下固化，性能结果见图2。
由图2测试结果可知，通过本发明制备方法可制备得到硅改性天冬聚脲树脂，搭配HDI三聚体固化剂在常温条件下固化，形成均匀，良好耐水性、耐温性、耐腐蚀性、耐污好的涂膜，涂膜具有良好的附着力、光泽。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法，其特征在于：包括在惰性气体氛围中，将不饱和脂肪酸二酯真空脱水并干燥，再在40℃～150℃下，滴加多胺基端硅氧烷基伯胺，保温2～48h得到硅改性天冬聚脲树脂，所述多胺基端硅氧烷基伯胺的制备方法为：将含氨基硅氧烷树脂和二元伯胺加入反应釜中，在40℃～120℃下，滴加双官能度縮水甘油醚和二甲苯混合液，2小时内滴加完毕，再保温2小时，减压脱掉溶剂得到多胺基端硅氧烷伯胺加成制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法，其特征在于：所述多胺基端硅氧烷基伯胺、不饱和脂肪酸二酯的摩尔比为1:(0～10):(1.03～21.1)。
3.根据权利要求1所述的一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法，其特征在于：所述含氨基硅氧烷树脂：二元伯胺：双官能度縮水甘油醚＝1:(1～1.2):1。
4.根据权利要求1所述的一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法，其特征在于：所述伯氨基硅氧烷树脂包括3-(N-环已胺基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(N-环已胺基)丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧硅烷、3-氨丙基三乙氧硅烷、二(3-三甲氧基硅基丙基)胺、二(3-三乙氧基硅基丙基)胺、3-氨丙基甲基二乙氧硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-N-二甲基-3-氨丙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]正丁胺的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法，其特征在于：所述不饱和脂肪酸二酯选自C4～C6不饱和脂肪酸二酯，包括马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯、马来酸二异丁酯、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、富马酸二丙酯、富马酸二丁酯、富马二异丁酯的任意一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法，其特征在于：所述伯胺包括：IPDA、聚醚胺、PACM、DMDC、1.3-BAC、甲基环己二胺、AEP、多乙烯多胺中的一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述的一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法，其特征在于：所述滴加伯氨基硅氧烷树脂和伯胺控制在2小时滴加完毕。
8.一种根据权利要求1～7任意一项所述的一种硅改性天冬聚脲树脂的制备方法制备得到的硅改性天冬聚脲树脂。
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