[发明专利]低粘度腰果酚改性胺固化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种低粘度腰果酚改性胺固化剂及其制备方法和应用。 

背景技术

环氧树脂涂料是防腐蚀涂料的主力军，其用途广泛，是现代防腐蚀涂料不可或缺的品种。在环氧树脂涂料使用之前，必须将环氧树脂本体或其涂料与固化剂在合适稀释剂中充分混合，经适当施工后形成涂层。而环氧树脂的使用性能很重要的因素之一就是所使用的固化剂，固化剂的选择对环氧树脂涂料的使用效果，性能的发挥起到决定性的作用。聚酰胺类固化剂粘度高，低温使用不良，固化速度较慢，耐热性比较低，热变形温度低，耐汽油、烃类溶剂性耐碱性相对较差；多元胺类固化剂使用期短，反应过快而发热，吸潮性强，泛白易碳酸胺化，其中一些还有毒性；脂环族胺类固化剂反应较慢，且需添加促进剂才能常温固化。传统固化剂的粘度一般在20000-40000Pa.s，因此使用时需加入大量稀释剂才能制漆使用，所用稀释剂一般为二甲苯、正丁醇，具有刺激性气味及毒性，不符合发展绿色环保涂料的发展方向。 

现代的防腐蚀涂料应用领域主要是桥梁、海洋构造物、船舶、风电和核电等领域，这些应用领域要求环氧树脂涂料有出色的附着力，良好的柔韧性，能低温施工及适应低表面处理要求，干燥快，且毒性要低，上述传统固化剂均满足不了现代防腐蚀涂料应用和发展需求。因此，开发新型固化剂是环氧树脂应用领域的重要组成部分。 

腰果酚作为再生型植物资源，其结构中的苯环有利于提高强度和耐热稳定性，具有优异的憎水性，其上的羟基对胺的活泼氢原子与环氧基的开环反应具有催化作用，干燥快，毒性低，且利于成膜后涂料对包括钢结构、混凝土在内的各种底材的良好附着力。CN101319042A和CN101333286A中披露了腰果酚与醛及多元胺发生曼尼希(Mannich)反应，制备环氧固化剂，其中的多元胺为芳香胺或脂肪胺，芳香胺及脂肪胺的毒性偏大且固化剂达不到所预期的柔性，在低温施工或低表面处理条件下固化成膜性差。 

发明内容

本发明的目的是提供一种低粘度腰果酚改性胺固化剂及其应用，用以解决上述现有技术存在的缺陷和不足。 

为实现上述目的，本发明所述的一种低粘度腰果酚改性胺固化剂，以腰果酚、37％甲醛水溶液和脂环二胺为起始原料，经曼尼希(Mannich)反应得到目标产物，其包含如下结构通式的化合物： 

所述低粘度腰脂果酚改性胺固化剂粘度为50～2000Pa.s； 

所述结构通式表示，-CH₂NHRH₂基可以取代腰果酚上任一芳香氢； 

进一步，所述-NHRNH₂为脂环二胺，其结构式如下： 

的一种以上； 

进一步，所述低粘度腰果酚改性胺固化剂的粘度为100～500Pa.s； 

本发明同时提供了上述低粘度腰果酚改性胺固化剂的制备方法，以腰果酚、37％甲醛水溶液和脂环二胺为起始原料，经曼尼希(Mannich)反应得到目标产物，其反应方程式如下： 

进一步，所述腰果酚、37％甲醛水溶液和所述脂环二胺的投料摩尔比为1.0～1.35∶0.8～1.2∶0.8～1.2； 

进一步，所述脂环二胺选自： 的一种以上； 

进一步，具体的制备步骤包括： 

1)30～40℃条件下将腰果酚放入反应容器中，滴加脂环二胺，然后再滴加37％甲醛水溶液； 

2)升温至75～85℃，反应4～5小时； 

3)在70～100℃，真空度6.65～13.3KPa进行脱水，收集而获得所述固化剂。 

本发明还提供了上述低粘度腰果酚改性胺固化剂的应用，在无溶剂的条件下，所述腰果酚改性胺固化剂可用于环氧树脂涂料； 

进一步，所述环氧树脂涂料中低粘度腰果酚改性胺固化剂与环氧树脂的重量配比为10∶5～10∶10； 

进一步，所述固化温度为0℃～40℃。 

本发明中腰果酚为再生型植物资源，采用脂环胺结构中碳链较长，柔性好，能为所生成的固化剂提供更好的柔韧性，并且脂环二胺较之芳香胺和脂肪的胺的毒性小。本发明提供低粘度腰果酚改性胺固化剂的原料价廉易得，低VOC且环保，使用时在避免引入毒性大的溶剂的同时也降低了产品成本，因此更加符合节能环保的发展理念，具有广阔的市场发展空间。本发明提供低粘度腰果酚改性胺固化剂对于固化条件要求低，可以用于低表面处理，潮湿表面上施工成膜，在0℃以下仍然可以使环氧树脂固化成膜，形成的强有力的三维网络结构，使整个体系具有出色的防腐蚀性能。