[发明专利]醚胺及其在聚合物合成中作为中间体的用途

说明书

相关申请的交叉引用

不适用。

关于同盟主办研究或开发的陈述

不适用。

发明领域

本文所述的本发明通常涉及含有单醚二胺的醚胺混合物、其生产方法及其作为固化剂或在聚合物的合成中作为原料的用途。

发明背景

聚醚胺广泛用作环氧树脂的固化剂或在聚酰胺或聚脲的合成中的原料。这类聚醚胺通常通过环氧烷烃与醇的反应以形成聚氧化烯多元醇且随后使羟基通过还原胺化转化成胺基来生成。

例如，美国专利3,654,370号描述了其中将聚氧化烯多元醇用氨和氢气在氧化镍、氧化铜和氧化铬催化剂存在下处理以形成聚醚胺的混合物的方法。美国专利4,766,245号进一步描述了其中高分子量的聚氧化烯胺通过使高分子量聚氧化烯多元醇与氨在氢气和雷尼镍（Raney nickel）/铝催化剂存在下接触而生成的方法。另外，美国专利4,769,438号描述了其中首先将丙氧基化1,4-丁二醇使用雷尼镍催化剂胺化且随后通过与少量环氧树脂反应转化成加合物的方法。最后，美国专利7,550,550号描述了可通过使多种聚氧化烯多元醇还原胺化生成受阻的聚醚二胺和聚醚三胺的方法。

通过已知方法生成聚醚胺的一种缺点在于它们由在多元醇主链中具有聚醚基团的多元醇形成。当作为环氧树脂的固化剂使用时，这些聚醚基团在固化的树脂中提供良好的柔韧性，但使其热性质明显降低。已经证明通过利用诸如二乙二醇和二丙二醇的二醇减少在多元醇主链中的聚醚基团的量的尝试并不成功，因为这些材料趋于在还原胺化期间经历不想要的分子内副反应以形成大量的仲胺，诸如吗啉和3,5-二甲基吗啉，和仅少量的双(氨基乙基)醚和双(氨基丙基)醚。

当前固化剂的另一缺点在于通常需要高温来使这些体系固化。例如，具有诸如异氟尔酮二胺的环脂族二胺的常规硬化剂体系通常需要70℃-80℃来固化。从环境温度加热大型模具到70℃-80℃可能花费3-4小时，这导致制造时间缓慢。

因此，需要在固化的树脂中提供良好柔韧性和良好热性质的新胺固化剂以及其容易实施的生产方法。并且，需要具有改善的固化性能，诸如允许在较低温度下或在较短的时间内固化的新固化剂。

发明概述

本发明涉及含有下式的单醚胺的醚胺混合物：

其中R¹和R²相同或不同且各自彼此独立为氢或直链或支链的C₁-C₅烷基，所述烷基可任选被一个或多个NH₂基团取代，a为3-6的整数，且X和Y相同或不同且各自彼此独立地为氢、直链或支链的C₁-C₅烷基、直链或支链的C₂-C₅烯基或被取代或未被取代的C₆-C₁₂芳基。

含有式（I）的单醚胺的醚胺混合物可通过使起始剂与环氧烷烃接触以形成前体多元醇且使在所述前体多元醇上的羟基还原胺化以形成醚胺混合物来生成。

一生成了醚胺混合物，就可将其用于多种应用中，诸如用作环氧树脂的固化剂或在聚合物生产中用作反应物。因此，可使所述醚胺混合物与环氧树脂在适合引起环氧树脂固化或与有机多异氰酸酯反应以形成聚脲的条件下接触。

发明详述

本发明的各种实施方案通常涉及含有下式的单醚胺的醚胺混合物：

其中R¹和R²相同或不同且各自彼此独立为氢或直链或支链的C₁-C₅烷基，所述烷基可任选被一个或多个NH₂基团取代，a为3-6的整数，且X和Y相同或不同且各自彼此独立地为氢、直链或支链的C₁-C₅烷基、直链或支链的C₂-C₅烯基或被取代或未被取代的C₆-C₁₂芳基。已经惊人地发现当将本发明的醚胺混合物用作固化剂时，其不仅提供展示出良好柔韧性和伸长性质的固化产物，而且提供具有显著改善的热稳定性的固化产物，在这种情况下，显著改善的热稳定性意味着玻璃化转变温度升高。这种改善的热稳定性对于单独使用现有技术水平的聚醚胺固化剂来说是不可能的。