[发明专利]一种季铵盐型阳离子聚天门冬氨酸酯及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种季铵盐型阳离子聚天门冬氨酸酯及其制备方法和用途。该方法先通过多元丙烯酸醇酯或多元甲基丙烯酸醇酯和2,3‑环氧丙基三烷基氯化铵反应得到季铵盐型丙烯酸酯前体，然后和双烷基三胺聚天门冬氨酸酯发生仲胺和丙烯酸酯的Michael加成反应，得到具有多官能度季铵盐型聚天门冬氨酸酯。该多官能度季铵盐型聚天门冬氨酸酯单体作为阳离子性交联固化剂，可用于内交联型水性聚脲/聚氨酯的合成，由于交联密度的提高以及酯基的引入，可以显著提高聚脲涂膜的拉伸强度、硬度、耐水性能。

技术领域

本发明属于聚天门冬氨酸酯合成领域，具体涉及一种多官能度季铵盐型聚天门冬氨酸酯及其制备方法和用途。

背景技术

聚天门冬氨酸酯(Polyaspartic Ester，PAE)聚脲是近年来发展起来的一种脂肪族、慢反应、高耐候、高性能的聚脲涂料树脂，被称为第三代聚脲。与传统的聚氨酯涂料相比，其主体树脂单体聚天门冬氨酸酯为位阻型仲胺，反应速度较快，易于实现高度低粘，实现厚涂，提高施工效率，涂膜性能更加优异。

目前，市售的多为二官能度油溶性的PAE产品，用以制备油溶性高固含聚天门冬氨酸酯聚脲涂料。制备水溶性聚天门冬氨酸酯单体，用于水溶性聚脲涂料配方体系尚属于空白。

CN1952029报道了一种采用两步法制备端氨基聚醚型聚天冬氨酸酯的方法。CN1863762A报道了在典型的工业生产中，反应进行16h，取决于所用的胺，转化率完成75％-95％，未完成的PAE产品装桶并存储，直至反应完全，这通常需要两周到6个月。鲍俊杰等(“水性聚脲的合成与结构表征”，《中国涂料》，2009,24(7):21-23)报道了以IPDI、聚醚胺和乙二氨基乙磺酸钠为主要原料合成水性聚脲的方法，并对产品结构进行了表征。这些文献中报道的水性聚天门冬氨酸酯聚脲制备方法均依赖于水性单体例如AAS的引入，以赋予树脂水溶性或水分散性。CN109020859A公开了一种多官能度季铵盐型聚天门冬氨酸酯的制备方法，合成了一种含有氮杂环丁烷结构的阳离子型聚天门冬氨酸酯，但该氮杂环丁烷结构只有在酸性条件下才是稳定的，在碱性条件下容易脱氯离子生成环氧结构，从而使水性树脂、涂料配方的设计受到一定的限制，并且由于该阳离子单体分子链无刚性结构，将导致涂膜的拉伸强度、硬度和耐水性依然不够理想，无法满足在高耐磨地坪以及泳池防水涂层等领域的应用。

综上所述，目前水性聚脲主要依靠外加水溶性第三单体引入亲水基团，且已报道的阳离子型聚天门冬氨酸酯的为双官能度结构，物理机械性能、耐水性等难以满足水性聚脲和聚脲-聚氨酯涂料树脂下游各应用领域的多种需求。

发明内容

本发明的目的在于设计一种多官能度季铵盐型聚天门冬氨酸酯并提供其制备方法，使其可以用于附着力、耐水性能和物理机械性能都能够满足要求的内交联型聚脲或聚脲-聚氨酯涂料树脂体系。

为实现上述发明目的并达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

一种多官能度季铵盐型聚天门冬氨酸酯，其具有如下结构：

其中，R₁、R₂和R₃为相同或不同的烷基基团，优选C2～C6的支链或直链烷基；

其中，R₄除含有聚天门冬氨酸酯位阻型仲胺结构外，还含有丙酸酯或甲基丙酸酯结构，和羟乙基季铵盐结构：

其中，R₅为C1～C5的支链或直链烷基基团，优选甲基和/或乙基；

所述多官能度，是以位阻型仲胺结构计，结构数量＞2，优选4～6。