[发明专利]一种低温固化型脂肪族酰胺多胺环氧树脂固化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温固化型脂肪族酰胺多胺环氧树脂固化剂及其制备方法。所述固化剂可用在土木、建筑修补加固材料等技术领域，涉及混凝土涂料、砂浆、地坪等领域。 

背景技术

脂肪族胺类固化剂在各种固化剂之中用量仅次于聚酰胺。普通的脂肪族胺类室温固化剂对人体刺激较大，特别是伯胺基团的存在使其易吸收空气中的二氧化碳和水蒸气生成氨基甲酸盐，具有使固化物表面发生白化现象和发粘的缺点。故实际使用的大多是它们的改性产物。典型的改性方法诸如通过与羧基化合物的酰胺基化反应的改性，通过与环氧化合物的加成反应的改性，通过与醛、酚类化合物的胺甲基化（Mannich）反应的改性，通过与丙烯酸化合物的迈克尔（Michael）加成反应的改性等。 

通过上述的酰胺化反应制备的脂肪族酰胺多胺是一类应用广泛的环氧固化剂，其通常由一元脂肪酸与脂肪族多元胺在高温下脱水缩合反应制备。可能出现两步反应：首先形成单一的酰胺基胺；然后提高反应温度会进一步环合生成咪唑啉。通过控制反应温度和时间能够得到酰胺基胺和咪唑啉含量相对可变的固化剂，该类固化剂的特点是具有较低的自由胺溶度，毒性小；具有良好的湿气特性，对许多基材包括潮湿混凝土有着良好的黏着力。 

但是此类固化剂在室温下与环氧树脂反应活性低，凝胶时间长；在低温10℃以下固化极度迟缓，导致最终固化不完全，极大地降低固化物的力学性能，丧失了使用价值，限制了其在冬季的应用范围。另外，制备该类固化剂通常需要在200-300℃高温下脱水缩合，为了使得用于改性的脂肪族多胺不被氧化失 活就需要在惰性气体氛围或抗氧化剂等存在的条件下进行，额外增加了工艺的操作难度和经济成本。值得指出的是，该类固化剂不仅在低温下具有较高的黏度，甚至会析出固体，导致冬季无法施工；而且结构中含有的酰胺基团和咪唑啉基团本身的反应活性就比较低，所以在固化工艺中需要额外加入相应的稀释剂和促进剂，这些添加剂又进一步提高了工艺成本，降低了固化物的机械性能，甚至会额外释放出难闻的气味，增加施工难度。 

专利CN100354333C报道的低温环氧树脂固化剂由脂肪族二胺与苯乙烯反应得到的聚氨基化合物和固化促进剂组成，该促进剂是含有羧基和羟基的有机化合物。其结果是一方面增加了工艺成本，另一方面残留的有机酸降低了固化物耐腐蚀性和耐化学品性。 

专利CN102558508A报道的低温可固化环氧组合物就是在改性胺固化剂分子里引入了具有促进作用的叔胺基团和苯酚基团。该固化剂提供了低活化温度，良好的贮存稳定性和机械强度。它既可以作为低温下环氧树脂的固化剂，也可以作为一般的固化促进剂。但是该固化剂在室温下是固体状态，在生产最后一步需研磨粉碎，增加了工艺复杂性，生产成本高。除非作为粉末涂料使用，否则使用时需要加入有机溶剂，对人体及环境都有较大的危害。 

专利CN102604044A报道的无味硫脲改性低温固化剂在低温下具有较好的固化性能，但是该固化剂活性太高，放热大特别容易引起“爆聚”，使得固化物性能变脆，在冬季易冻裂。另外，合成该固化剂的过程中有强烈刺激性氨的生成，不利于工人身体健康和环境保护；为了防止污染空气，则需要额外增设氨气吸收装置，增加工艺的复杂性和生产的危险性。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有低温环氧树脂固化剂的制备和应用中存在的缺点，提供一种能够在低温固化的液态脂肪族酰胺多胺环氧树脂固化剂，它在使用时无需额外增加惰性稀释剂和促进剂；其生产工艺采用“一锅法”，简单易行， 经济实用。 

本发明的目的通过下述技术方案实现： 

本发明提供一种低温固化型脂肪族酰胺多胺环氧树脂固化剂，所述固化剂的分子结构中同时具备酰胺键和叔胺键；其分子结构由通式（1）表示： 

式中R₁是C₁～C₄的烷基或羟乙基，R₂代表氢原子或者甲基，n是在0～3之间的整数。 

所述低温固化型脂肪族酰胺多胺环氧树脂固化剂在低温下具有良好的固化性能和粘结性能。 

每100g环氧树脂（环氧值0.51mol/100g）需要用本发明的环氧固化剂30g。在上述低温0～10℃的条件下固化24h，固化时无残留物析出。 

作为改进，本发明提供一种固化效果更好的低温固化型脂肪族酰胺多胺环氧树脂固化剂；在分子结构具备具备酰胺键和叔胺键，且还具备两个羟基；其分子结构符合通式（2）：