[发明专利]羟甲基二胺类化合物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于化学化工、材料助剂技术领域，具体涉及羟甲基二胺类化合物及其制备方法与应用。

背景技术

固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化剂来完成的。

根据固化所需的温度不同可分为加热固化剂和室温固化剂两类。如果根据化学结构类型的不同，又可分为胺类固化剂、酸酐类固化剂、咪唑类固化剂、树脂类固化剂及潜伏性固化剂等。按照固化剂的物态不同可分为液体固化剂和固体固化剂两类。

其中常用的一类胺硬化剂，其硬化速度快，而且黏度也低，使用方便，但硬化剂本身的毒性较大，易升华且常具有刺激的臭味。胺类硬化剂包括；脂肪族胺类、芳香族胺类和胺的衍生物等。胺本身可以看作是氮的烷基取代物，氨分子(NH₃)中三个氢可逐步地被烷基取代，生成三种不同的胺。即：伯胺(RNH₂)、仲胺(R₂NH)和叔胺(R₃N)。由于胺的种类不同，其硬化作用也不同。

(1)伯胺和仲胺的作用：含有活泼氢原子的伯胺及仲胺与环氧树脂中的环氧基作用。使环氧基开环生成羟基，生成的羟基再与环氧基起醚化反应，最后生成网状或体型聚合物。

(2)叔胺的作用与伯胺、仲胺不同，它只进行催化开环，环氧树脂的环氧基被叔胺开环变成阴离子，这个阴离子又能打开一个新的环氧基环，继续反应下去，最后生成网状或体型结构的大分子。

其中，脂肪族多胺固化物粘接性以及耐碱、耐水性均优良。芳香族多胺在耐药品性方面也是优良的。由于氨基的氮元素与金属形成氢键，因而具有优良的防锈效果。胺质量浓度愈高，防锈效果愈好。

胺类固化剂作为材料助剂也可以作为扩链剂使用，使聚合物主链增长，扩链是合成嵌段共聚物的重要方法。二胺类化合物也常为合成尼龙的重要原料，如己二胺，2-甲基-1，5-戊二胺等均可以与二酸化合物聚合制备成尼龙。

目前普遍使用的脂肪二胺属于通用型低温固化剂，近年来专利报道使用较多的主要有1，2-环己二胺、2-甲基戊二胺和1，3-戊二胺。它们作为环氧涂料的固化剂可使涂料坚固而且有光泽，同时还具有耐化学腐蚀等性能，明显改善涂料的固化性能，其原因就在于它们的结构中活泼氢当量较高。但该类固化剂有一定的蒸汽压，有臭味及刺激性，而且普遍毒性较大，并且其调配的环氧体系放热量大，使用期短、固化物脆硬。对其改性方法主要有多元胺的羟基化、多元胺的酮亚胺化、多元胺的氯乙基化和多元胺与丙烯酸酯类的加成等。

然而二胺类化合物作为材料助剂虽然品种较多，但也存在一定的问题，人们希望得到一些新的具有较高活性的二胺类化合物可以具有固化或扩链作用，或是可以用其作为制备高性能尼龙的原料。

胺类固化剂的作用机理主要是通过N上的活性H催化环氧树脂开环、聚合后产生固化效果，因此曾经有人采用碱性氨基酸，如赖氨酸，的确能够很好的避免胺类的不良气味，但固化效果较差，原因主要是氨基酸的COOH和NH₂产生分子内氢键，使H活性减低，但如果将羧酸还原成羟甲基，活性H增加，戊二胺的不良气味得到屏蔽，同时毒性也大大降低。

因此，开发出一类羟甲基二胺类化合物作为固化剂，同时该类二胺化合物可以作为扩链剂及生产尼龙的原料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一类可以作为材料助剂的羟甲基二胺类化合物。

本发明还要解决的另一个技术问题是提供上述化合物的制备方法。

本发明最后要解决的一个技术问题是提供上述化合物在固化、扩链及生产尼龙中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种由下述通式(I)表示的羟甲基二胺类化合物：

其中，X为甲基取代的或乙基取代的C1-C6直链烷基；n为0、1、2或3。

上述化合物(I)的制备方法，以羧基取代二胺类化合物(II)或酯基取代的二胺类化合物(III)，经催化剂催化氢化还原得化合物(I)；

其中，X为甲基取代的或乙基取代的C1-C6直链烷基；n为0、1、2或3；R为甲基、乙基、丙基、异丙基或丁基。

其中，所述的催化剂为雷尼镍、Pd、钯碳(Pd/C)、Pd(OH)₂或Rh；优选雷尼镍或Pd。