[發明專利]一種端氨基有機硅樹枝狀大分子固化劑及基于該固化劑制備的煙囪防腐專用納米雜化聚合物

在審

• 申請號: 201710127303.3
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106750185A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 郝秉清
• 申請（專利權）人: 山東清碩環境科技有限公司
• 主分類號: C08G59/50
• 分類號: C08G59/50;C08G77/388;C09D163/00;C09D5/08;C09D7/12;C08K3/36;C08K3/22
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所37218
• 代理人: 李桂存

技術領域

本發明屬于有機-無機納米雜化高分子功能材料領域，具體涉及一種端氨基有機硅樹枝狀大分子固化劑及基于該固化劑制備的煙囪防腐專用納米雜化聚合物。

背景技術

新世紀以來，為了滿足日益嚴苛的環保要求，國內外的化工、能源、發電等行業開始大規模采用煙氣脫硫技術。但是，經過脫硫后的濕煙氣對煙囪、煙道形成強腐蝕，必須采取合理的防腐措施，才能保障煙囪的結構安全，從而保證相關企業的穩定運行。涂料防護具有施工周期短，工程造價低，適用的煙囪范圍廣等特點，因而是煙囪防腐蝕工程的首選。環氧樹脂(Epoxy resin)具有優異的粘接性、耐磨性、力學性能、電絕緣性能、化學穩定性、易加工成型和成本低廉等優點，已經成為制備防腐涂層最重要的樹脂基體之一。然而，由于環氧樹脂固化物是交聯度很高的熱固性材料，因而存在抗沖擊性能(韌性)差、耐溫變沖擊和耐高溫性能差等缺點，限制了環氧防腐涂層在防腐領域的應用。顯然，不斷增長的國內外防腐需求，迫切需要高韌性、耐沖擊、耐高溫的高強度環氧防腐涂層。因此，在保持其理想性質的基礎上，如何同步提高環氧樹脂的韌性和耐高溫性能，已成為制約環氧防腐涂層在煙囪防腐領域應用的關鍵問題。

利用改性劑提高環氧樹脂固化物的韌性和耐高溫性能是一條重要且有成效的途徑并取得很大進展。各種無機微粒或金屬顆粒填充劑、橡膠、熱塑性聚合物或柔性鏈聚合物等作為環氧樹脂改性劑，可以提高其抗沖擊性能, 但往往導致拉伸強度和耐熱性能的顯著下降。隨著納米技術的發展，一些無機納米微粒、碳納米管等也被廣泛用于改性環氧樹脂，可以達到明顯的增韌和增強的效果，然而無機納米微粒等體積小、比表面積大、極易團聚，很難在粘度較高的環氧樹脂中真正達到納米級分散，不利于發揮其本身的優異性能。由于具有優異的熱穩定性、柔韌性、耐候、耐氧化等優點，有機硅聚合物能夠在環氧樹脂固化結構中引入柔性和穩定的硅-氧、硅-碳和硅-硅鏈，顯著地提高環氧樹脂的韌性和耐高溫性能。有機硅聚合物作為環氧樹脂改性劑，展現出極大的應用潛力和實用價值。然而，環氧樹脂的溶解度參數約為 10.9 (J/cm³)^1/2，而常見有機硅聚合物的溶解度參數約為7.4~7.8 (J/cm³)^1/2，因此，二者相容性很差，導致有機硅難以在環氧樹脂中均勻分散，容易出現分層或相疇尺寸較大的現象。因此，解決有機硅聚合物與環氧樹脂的相容性差的問題，對于充分利用有機硅鏈段的柔性和耐高溫性能，達到同時改善環氧樹脂固化物的韌性和熱穩定性的目的具有重要意義，這個問題的解決，也將也是開發制備耐沖擊、耐高溫的高性能環氧樹脂防腐涂層提供技術方案。

近些年來，一類三維的、具有規整分子結構和像樹一樣外形的超支化單分散高分子——樹枝狀大分子(Dendrimers)，以其不同于傳統線形高分子的獨特結構和性能，引起了人們的廣泛關注。樹枝狀大分子具有精確的分子結構、大量外圍高密度反應官能團、高度的幾何對稱性、分子內存在空腔、分子量(代數)具有可控性、分子本身具有納米尺寸及高度支化的拓撲結構等特點，在改性環氧樹脂等領域顯示出重要的應用前景。同常用的胺類固化劑相比, 樹枝狀端氨基聚酰胺(PAMAM)揮發性較小、毒性小，易與環氧樹脂混合，且與環氧樹脂相容性好，展現出較好的可加工性能，極為顯著增韌效果。這是因為樹枝狀大分子分散于環氧樹脂中，其空腔和交聯結構能夠起到類似于核殼橡膠納米粒的作用，在交聯網絡中形成“海島結構”，實現優異的增韌和增強效果。因而，有機硅樹枝狀大分子作為環氧樹脂的改性劑或固化劑，完美結合了有機硅的獨特性能和樹枝狀大分子的拓撲結構和納米空腔，不但可以解決有機硅與環氧樹脂的不相容問題，而且能夠提供有機硅和樹枝狀大分子結構所特有的鏈段柔韌性、耐高溫性以及增韌效果，可以全面提高環氧樹脂固化物的耐沖擊性和耐高溫性，為開發制備高韌性、耐高溫的環氧樹脂防腐涂層提供技術手段。盡管如此，雖然樹枝狀聚酰胺已經被廣泛地用于環氧固化或改性，但是迄今為止還未見有機硅樹枝狀大分子作為環氧樹脂的改性劑的研究報道。

總之，化工、能源及電力等行業中大量的煙囪防腐工程亟待開發高韌性、耐高溫的環氧防腐涂層。現有的環氧改性方法都尚有一些不足之處。

發明內容

本發明的目的在于提供端氨基有機硅樹枝狀大分子固化劑。