[發(fā)明專利]柔韌性氨基硅烷固化劑的制備方法及其應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210118207.X
• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN102634002A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 施利毅;堯華;李燈;張登松;杭建忠
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: C08G65/00
• 分類號: C08G65/00;C07F7/10;C09D183/06;C09D183/07;C09D7/12;C09D5/08
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精細(xì)化工領(lǐng)域，具體涉及一種柔韌性氨基硅烷固化劑的制備方法和在環(huán)氧/丙烯酸酯聚硅氧烷涂料中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

用于海洋石油平臺、風(fēng)電塔、橋梁等大型工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的防腐涂料屬于超耐候重防腐涂料，使用壽命至少在10年以上，這就需要各項性能更優(yōu)秀的涂料來滿足這些苛刻的要求。

在重防腐蝕涂料領(lǐng)域，聚硅氧烷涂料由于其低VOC，高固含，不含異氰酸酯，對人體健康及環(huán)境的影響較小，同時具有優(yōu)異的耐老化耐腐蝕等性能已得到了越來越多的應(yīng)用。中國專利?CN?1618907、美國專利US?4250074等公布了聚硅氧烷涂料的制備方法及應(yīng)用。

但是聚硅氧烷涂料的一個明顯的不足是柔韌性不佳，易脆。因此在長時間的應(yīng)用過程中由于涂層的應(yīng)力集中可能會造成涂膜的損傷或者脫落，由此大大降低涂層的保護效果及壽命。美國專利US?7125609通過使用柔性佳的聚醚胺做環(huán)氧聚硅氧烷涂料的固化劑來提高其柔韌性，但如果單獨使用聚醚胺做固化劑只能固化環(huán)氧組分，而聚硅氧烷組分難以充分固化。如果將聚醚胺和普通氨基硅烷混拼的化，由于這兩類固化劑的反應(yīng)速度不同，將會影響樹脂的均一交聯(lián)成膜和最終性能的提高。

本發(fā)明通過將柔韌性極佳的聚醚胺和硅烷偶聯(lián)劑預(yù)反應(yīng)，制備出一種柔韌性出色的氨基硅烷固化劑，其中氨基基團可與涂料主劑中的環(huán)氧基團或丙烯酸酯基團反應(yīng)，而硅氧烷基則可以固化聚硅氧烷組分，這樣使環(huán)氧/丙烯酸組分與聚硅氧烷組分之間充分交聯(lián)成膜，可以更加有效的提高環(huán)氧/丙烯酸酯聚硅氧烷涂料的柔韌性，明顯改善耐沖擊性，同時不會降低提高涂層的耐磨性和硬度，并且降低涂料的內(nèi)應(yīng)力，延長使用壽命。可更好的滿足海洋石油平臺大氣區(qū)、油罐、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、橋梁、船舶等大型工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)重腐蝕涂料的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于，提供一種柔韌性氨基硅烷固化劑的制備方法及其應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：

柔韌性氨基硅烷固化劑的制備方法，包括以下步驟：

在聚醚胺A和硅烷偶聯(lián)劑B按摩爾比為1:1~1:N（N為聚醚胺A中胺基的數(shù)量）混合，在加熱條件下充分?jǐn)嚢杌旌希?jīng)過一定時間的反應(yīng)得到柔韌性氨基硅烷固化劑。

所述的聚醚胺A分子中含有1~N（N是≥1的自然數(shù)）個胺基，可以是氨基也可以是亞氨基或者既有氨基又有亞氨基；胺基可以位于分子鏈的端基或者在分子主鏈的側(cè)鏈上或者既在端基也在側(cè)鏈上；同時分子鏈中含有一定數(shù)量的脂肪醚鏈節(jié)；分子量在100-2000之間。

為保證較好的反應(yīng)活性，優(yōu)選含有2個氨基基團，氨基位于分子鏈的端基或分子主鏈第二個碳原子上的聚醚胺A。同時聚醚胺A中含有一定量的脂肪醚鏈節(jié)，如聚氧乙烯，聚氧丙烯，聚氧丁烯，或者它們之間的任意組合。調(diào)節(jié)脂肪醚鏈節(jié)的數(shù)量使聚醚胺A的分子量變化，聚醚胺A的分子量太低意味著脂肪醚鏈節(jié)較少，則柔韌性降低，分子量太高意味著脂肪醚鏈節(jié)較多，會導(dǎo)致樹脂過于柔軟，硬度較低。聚醚胺A的分子量在100-2000之間，優(yōu)選在200-1000之間。包括但不限于HUNTSMAN的JEFFAMINE系列聚醚胺，如D-230，D400，T403，THF-100，D-2000等。

硅烷偶聯(lián)劑B的分子式是Y_4-a-Si-(O-X)_a，含有1個能與胺基反應(yīng)的基團，包括環(huán)氧基團或者羧酸基團或者酸酐基團或者酰氯基團或丙烯腈基團或丙烯酸酯基團或者甲基丙烯酸酯基團或者鏈烯基基團或者異氰酸酯基團，優(yōu)選的硅烷偶聯(lián)劑B含有1個環(huán)氧基團，如縮水甘油醚氧基；X是不大于6個碳原子的烷基、羥烷基、烷氧基烷基或羥基烷氧基烷基，優(yōu)選X是甲基或乙基；其中a≥1。包括但不限于KH-560，KH-561等。

聚醚胺A和硅烷偶聯(lián)劑B的反應(yīng)比例是使硅烷偶聯(lián)劑B中能與胺基反應(yīng)的基團完全被胺基所消耗掉，這樣聚醚胺A和硅烷偶聯(lián)劑B之間可以以化學(xué)鍵結(jié)合起來。例如當(dāng)含有2個氨基的聚醚胺A和含有1個縮水甘油醚氧基的硅烷偶聯(lián)劑B之間反應(yīng)時，它們的摩爾比可以是1:1或1:2。當(dāng)聚醚胺：環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑=1:1時，聚醚胺中的1個氨基與環(huán)氧基團反應(yīng)，得到的產(chǎn)物中含有一個氨基和一個亞氨基。當(dāng)聚醚胺：環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑=1:2時，聚醚胺中的2個氨基都被環(huán)氧基團反應(yīng)，得到的產(chǎn)物中含有2個亞氨基。

聚醚胺A和硅烷偶聯(lián)劑B的反應(yīng)溫度在20-120℃之間，反應(yīng)時間為1-8小時，反應(yīng)期間可以用惰性氣體如氮氣或氬氣保護。