[发明专利]一种含磷聚天门冬氨酸酯及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种含磷聚天门冬氨酸酯及其制备方法和应用，具有如式I所示的结构：式中：R¹选自碳原子数为1～12的直链或含有支链的烷基或烷氧基。该含磷聚天门冬氨酸酯以二氯磷酸(酯)与液氨、不饱和二元酸酯为原料反应得到的。所得新型含磷聚天门冬氨酸酯可用作双组分聚脲/聚氨酯涂料树脂单体，不但阻燃性能良好，同时兼具高固含、操作时间灵活、防水、耐候性好等特性。

技术领域

本发明属于有机化学品合成领域，具体涉及一种新型含磷聚天门冬氨酸酯及其制备方法和应用。

背景技术

聚天门冬氨酸酯(Polyaspartic Ester，PAE)由于结构特征，与低粘度异氰酸酯固化剂的凝胶时间可在数分钟到数小时之间进行调节，所形成的聚天门冬氨酸酯聚脲被称为第三代聚脲，相比于传统聚氨酯材料具有高固含、耐候性好等优点，广泛应用于对防腐、防水、耐磨以及耐候具有高品质要求的相关领域。

传统聚天门冬氨酸酯具有如下结构，其中A为脂肪基团。

针对传统聚天门冬氨酸酯的改性，也有许多报道。例如CN103524700A报道了一种以蓖麻油改性的聚天门冬氨酸酯的合成方法，该方法先用马来酸酐与蓖麻油酯化生成蓖麻油酯，然后再与二元胺进行迈克尔加成反应得到蓖麻油改性的聚天门冬氨酸酯，由此降低涂料的固化速度，延长操作时间。CN109467571报道了硅氧烷改性天门冬氨酸酯及其制备方法和用途，该天门冬氨酸酯带有硅氧烷结构，可增进所制备涂料涂层与无机、金属基材的附着力。CN109851781报道了伯胺先与不饱和二元羧酸酯发生Michael加成反应后，与后加入的二元羧酸生成含酰胺基的仲胺，进一步降低仲胺活性，同时也可以起到扩链的作用。CN109912442报道了使用不饱和二元羧酸酯和不饱和单羧酸酯与伯氨基化合物之间进行迈克尔加成反应，由于在分子链的一端引入空间体积较小的(甲基)丙烯酸酯，减小了涂料固化后的内增塑作用，因而提高了涂料的硬度。

然而却尚未见改善聚天门冬氨酸酯的阻燃性能的报道，因此对于此的研究和改进是十分必要的。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种新型的含磷聚天门冬氨酸酯，同时兼具高固含、操作时间灵活、防水、耐候性好等特性，以及良好的阻燃性能。

本发明的另一目的是提供制备该含磷聚天门冬氨酸酯的方法，利用常见廉价金属催化剂，通过与反应中间体二氨基磷酸(酯)的协同作用，催化反应得到该含磷聚天门冬氨酸酯。

本发明的再一个目的是提供该含磷聚天门冬氨酸酯的应用，可用于重防腐、防水、阻燃等涂料领域。

为实现以上发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种含磷聚天门冬氨酸酯，具有如式I所示的结构：

式中：R¹选自碳原子数为1～12的直链或含有支链的烷基或烷氧基，优选甲氧基、乙氧基、异丙基、叔丁基、1-辛基中的一种或几种，更优选甲氧基、乙氧基、异丙基；

R²、R³为碳原子数1～8的烷基基团，优选为碳原子数1～4的烷基基团，更优选为碳原子数2～4的烷基基团；R²、R³可以相同或者不同，优选二者相同。

本发明中，所述的含磷聚天门冬氨酸酯，优选如下所示的结构：

本发明另一方面提供一种上述含磷聚天门冬氨酸酯的制备方法，包括如下步骤：

(1)由二氯磷酸(酯)与液氨进行氨基化反应制得氨基化反应液；

(2)向步骤(1)的氨基化反应液中加入不饱和二元酸酯反应得到含磷聚天门冬氨酸酯。