[发明专利]基于AMES阴性胺的缩水甘油胺环氧树脂

说明书

本发明公开了缩水甘油胺环氧树脂和用于生产缩水甘油胺环氧树脂的工艺。缩水甘油胺环氧树脂不含双酚A(BPA)和双酚F(BPF)并且基于AMES阴性胺前体。

技术领域

本发明涉及环氧树脂和用于生产环氧树脂的工艺。具体地，本发明涉及环氧树脂，该环氧树脂不含双酚A(BPA)和双酚F(BPF)并且基于AMES阴性(negative)胺前体。

背景技术

环氧树脂为一类含有一个以上环氧基团的反应性预聚物和聚合物。环氧树脂通过与合适固化剂反应或通过环氧基团的聚合反应转换成热固性或固化环氧树脂。环氧树脂广泛地应用于结构粘合剂、浇铸树脂、电气层合物、涂层、3D打印树脂和粉末涂层材料。

由于其优异的机械和化学性质(诸如高冲击强度、高耐磨性、耐化学品性和高电绝缘能力)，还发现环氧树脂以各种涂层组合物应用于包装行业，尤其是食品和饮料的包装。当用于此类包装时，此类涂层系统的一般用途是保护金属表面免于由于各种食物产品或成分(诸如软饮料、番茄汁或啤酒)的低pH条件的腐蚀。这些保护涂层还应用于食品和饮料容器的内部以防止食物产品灌装线和容器盖之间的容器顶部空间的腐蚀，该腐蚀对于高盐含量食物产品特别成问题。

用于涂层应用的大多数环氧树脂传统上利用双酚(例如，双酚A(BPA)或双酚F(BPF)的二缩水甘油醚)或对应的低聚物来制造。然而，使用含有痕量的游离BPA或BPF的环氧树脂被视为疑似危害健康，尤其是食品接触应用、热敏纸等。该健康问题主要是因为含有环氧树脂的BPA或BPF疑似会引起内分泌失调，并且因此属于高关注度物质(SVHC)类别。尽管迄今为止的科学数据表明少痕量的这些化合物(其可从现有涂层释放)对人不具有任何健康风险，但是全球监管食品安全机构认为这些化合物对人类健康可能有害。

鉴于这些健康问题，制造商和食品公司现已开始关注用替代物(诸如丙烯酸和聚酯涂层) 来取代基于BPA的环氧涂层。然而，大部分的这些替代涂层比环氧涂层昂贵，或在其腐蚀保护性质、耐受蒸煮条件的水解稳定性和适用性方面未表现出相同的性能特性。当与以环氧树脂制作的涂层相比时，一些替代涂层还未在气味和浸出性质方面表现出高性能特性。因此，它们不能够用作已开发环氧涂层的多种的产品和工艺的功能替代品。

胺和胺衍生物是最广泛的环氧固化剂。胺化合物为最早与环氧树脂一起用于生产可用产品的反应物之一。芳族二胺通常用作经受机械磨损的表面上的涂层。这些胺为致癌性的结构和分子基础得以最清晰地理解的化学品种类之一。关于胺在动物内的致癌可能性的证据是可获取的。实验动物的证据在一些芳族胺对人的致癌性的分类方面至关重要。基于动物的有力证据，基于联苯胺的化合物和MOCA(4,4'-亚甲基双-2-氯苯胺)被国际癌症研究机构(IARC) 归类为可致癌物质。

因此，存在对于具有优异涂层性能但同时完全不含BPA和BPF并且本质上为非致癌性质的环氧树脂、含有环氧树脂的涂层组合物的需求。此类环氧树脂应特别地可用于涂层容器，诸如食品和饮料的包装所用的那些涂层容器。

发明内容

本发明涉及缩水甘油胺环氧树脂。通过结构式(I)的二胺与环氧氯丙烷(epichlorohydrin) 反应获得结构式(II)的缩水甘油胺环氧树脂，其中式(II)的结构由下式表示：

其中结构式(I)的二胺的结构由下式表示：

其中

式(I)的二胺具有至少两个胺基，该胺基在每个氮上具有至少一个不稳定的氢；

至少一个氮原子在一侧上直接与芳族环相连；

至少一个胺基为受阻胺，由于受阻芳族环在环上直接与胺基相连的碳的邻位具有至少一个取代基或由于支链脂族碳直接与胺基相连；

R1、R2、R3或R4中的至少一个基团独立地为受阻芳族、支链脂族或取代支链脂族；