[发明专利]柔韧性氨基硅烷固化剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体涉及一种柔韧性氨基硅烷固化剂的制备方法和在环氧/丙烯酸酯聚硅氧烷涂料中的应用。

背景技术

用于海洋石油平台、风电塔、桥梁等大型工业钢结构的防腐涂料属于超耐候重防腐涂料，使用寿命至少在10年以上，这就需要各项性能更优秀的涂料来满足这些苛刻的要求。

在重防腐蚀涂料领域，聚硅氧烷涂料由于其低VOC，高固含，不含异氰酸酯，对人体健康及环境的影响较小，同时具有优异的耐老化耐腐蚀等性能已得到了越来越多的应用。中国专利 CN 1618907、美国专利US 4250074等公布了聚硅氧烷涂料的制备方法及应用。

但是聚硅氧烷涂料的一个明显的不足是柔韧性不佳，易脆。因此在长时间的应用过程中由于涂层的应力集中可能会造成涂膜的损伤或者脱落，由此大大降低涂层的保护效果及寿命。美国专利US 7125609通过使用柔性佳的聚醚胺做环氧聚硅氧烷涂料的固化剂来提高其柔韧性，但如果单独使用聚醚胺做固化剂只能固化环氧组分，而聚硅氧烷组分难以充分固化。如果将聚醚胺和普通氨基硅烷混拼的化，由于这两类固化剂的反应速度不同，将会影响树脂的均一交联成膜和最终性能的提高。

本发明通过将柔韧性极佳的聚醚胺和硅烷偶联剂预反应，制备出一种柔韧性出色的氨基硅烷固化剂，其中氨基基团可与涂料主剂中的环氧基团或丙烯酸酯基团反应，而硅氧烷基则可以固化聚硅氧烷组分，这样使环氧/丙烯酸组分与聚硅氧烷组分之间充分交联成膜，可以更加有效的提高环氧/丙烯酸酯聚硅氧烷涂料的柔韧性，明显改善耐冲击性，同时不会降低提高涂层的耐磨性和硬度，并且降低涂料的内应力，延长使用寿命。可更好的满足海洋石油平台大气区、油罐、风力发电设备、桥梁、船舶等大型工业钢结构重腐蚀涂料的要求。

发明内容

本发明目的在于，提供一种柔韧性氨基硅烷固化剂的制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

柔韧性氨基硅烷固化剂的制备方法，包括以下步骤：

在聚醚胺A和硅烷偶联剂B按摩尔比为1:1~1:N（N为聚醚胺A中胺基的数量）混合，在加热条件下充分搅拌混合，经过一定时间的反应得到柔韧性氨基硅烷固化剂。

所述的聚醚胺A分子中含有1~N（N是≥1的自然数）个胺基，可以是氨基也可以是亚氨基或者既有氨基又有亚氨基；胺基可以位于分子链的端基或者在分子主链的侧链上或者既在端基也在侧链上；同时分子链中含有一定数量的脂肪醚链节；分子量在100-2000之间。

为保证较好的反应活性，优选含有2个氨基基团，氨基位于分子链的端基或分子主链第二个碳原子上的聚醚胺A。同时聚醚胺A中含有一定量的脂肪醚链节，如聚氧乙烯，聚氧丙烯，聚氧丁烯，或者它们之间的任意组合。调节脂肪醚链节的数量使聚醚胺A的分子量变化，聚醚胺A的分子量太低意味着脂肪醚链节较少，则柔韧性降低，分子量太高意味着脂肪醚链节较多，会导致树脂过于柔软，硬度较低。聚醚胺A的分子量在100-2000之间，优选在200-1000之间。包括但不限于HUNTSMAN的JEFFAMINE系列聚醚胺，如D-230，D400，T403，THF-100，D-2000等。

硅烷偶联剂B的分子式是Y_4-a-Si-(O-X)_a，含有1个能与胺基反应的基团，包括环氧基团或者羧酸基团或者酸酐基团或者酰氯基团或丙烯腈基团或丙烯酸酯基团或者甲基丙烯酸酯基团或者链烯基基团或者异氰酸酯基团，优选的硅烷偶联剂B含有1个环氧基团，如缩水甘油醚氧基；X是不大于6个碳原子的烷基、羟烷基、烷氧基烷基或羟基烷氧基烷基，优选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和硅烷偶联剂B的反应比例是使硅烷偶联剂B中能与胺基反应的基团完全被胺基所消耗掉，这样聚醚胺A和硅烷偶联剂B之间可以以化学键结合起来。例如当含有2个氨基的聚醚胺A和含有1个缩水甘油醚氧基的硅烷偶联剂B之间反应时，它们的摩尔比可以是1:1或1:2。当聚醚胺：环氧硅烷偶联剂=1:1时，聚醚胺中的1个氨基与环氧基团反应，得到的产物中含有一个氨基和一个亚氨基。当聚醚胺：环氧硅烷偶联剂=1:2时，聚醚胺中的2个氨基都被环氧基团反应，得到的产物中含有2个亚氨基。

聚醚胺A和硅烷偶联剂B的反应温度在20-120℃之间，反应时间为1-8小时，反应期间可以用惰性气体如氮气或氩气保护。