[发明专利]桐油基改性胺固化剂及其制备方法和应用

说明书

桐油基改性胺固化剂及其制备方法和应用，将桐酸甲酯、酚和催化剂加入到反应容器中，持续通入氮气的状态下，搅拌并升温反应后冷却，洗涤并静置，取上层棕色粘稠液体用无水硫酸钠干燥后得桐油源酚类加成物；将桐油源酚类加成物、多元胺加入到反应容器中，混合搅拌均匀后，滴加醛，待滴加完后升温反应后，减压蒸馏除去生成的水得桐油基曼尼斯碱固化剂；在搅拌状态下，继续向桐油基曼尼斯碱固化剂中滴加多元胺，升温回流，然后进行酰胺化反应，待无水和游离胺蒸出时，停止加热，冷却至室温得深棕色粘稠的桐油基改性胺固化剂。该桐油基改性胺固化剂的固化反应活性交联点分布更加广泛均匀，能很好地平衡涂料的硬度和柔韧性，使得涂层更加坚韧。

技术领域

本发明属于热固性树脂材料领域，具体涉及一种桐油基改性胺固化剂及其制备方法和应用。

背景技术

环氧树脂/固化剂体系具有良好的加工性，因含有活性极大的环氧基、羟基、醚键、胺键、酯键等极性基团以及自身较高的内聚力能赋予环氧固化物较高的粘接强度，此外其尺寸稳定性好、收缩率低、优良的电绝缘性、机械强度高、耐溶剂性好等可作为浇铸料、层压料、胶粘剂、涂料等使用。固化剂对环氧树脂防腐涂料的性能起到决定性的作用，因此必须选择合适的固化剂。聚酰胺固化剂与环氧树脂在常温下能固化成膜，涂膜具有良好的防腐性、柔韧性和重涂性；腰果酚酚醛胺固化剂具有较低的黏度、优异的低温固化性、涂膜具有优异的耐水性，目前二者在环氧防腐涂料中得到广泛应用。但是近年来在海洋区域高盐雾高湿热的恶劣环境中大量的设备腐蚀的发生反映出传统型环氧防腐涂料普遍存在脆性高，抗冲击韧性差的缺点。在长期使用的过程中由于自身老化程度、温度的交变，湿度的交变影响下，材料容易出现微裂纹，导致其抗冲击性能下降，腐蚀介质渗入等问题，因而聚酰胺固化剂、腰果酚酚醛胺固化剂的使用逐渐受到限制。通过一般的增韧手段又直接导致环氧树脂固化物的强度和耐油等耐介质性能的下降，所以研制具有较高防腐性能和高冲击韧性的环氧树脂用的固化剂具有重要的意义。本研究从分子结构的设计出发，集聚酰胺固化剂优异的柔韧性、耐腐蚀性以及腰果酚酚醛胺固化剂优异的低温固化性、耐水性于一体合成一款新型的桐油基改性胺固化剂，以期在环氧防腐涂料领域得到应用。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供一种桐油基改性胺固化剂及其制备方法和应用，通过分子结构设计，该桐油基改性胺固化剂的分子结构中兼具了桐油的长碳链柔性结构、酚醛胺的酚羟基、仲胺基、伯氨基以及聚酰胺的极性酰胺基团等活性基团，可使其环氧固化物涂层集聚酰胺优异的柔韧性和防腐性以及腰果酚酚醛胺的低温固化性能和优异的耐水性于一体的可作防腐涂料用的桐油基改性胺固化剂。与聚酰胺固化剂以及腰果酚酚醛胺固化剂相比，该桐油基改性胺固化剂的固化反应活性交联点分布更加广泛均匀，能很好地平衡涂料的硬度和柔韧性，使得涂层更加坚韧。此外可避免聚酰胺固化剂和酚醛胺固化剂通过简单物理混合带来的防腐性变差的问题。为生物基材料桐油的深加工提供思路和方法，可拓宽其应用领域及提高其附加值。

技术方案：桐油基改性胺固化剂的制备方法，按如下比例，步骤为：第一步：将0.5mol桐酸甲酯、0.51～0.55mol酚和占桐酸甲酯0.3～0.4wt.％的催化剂加入到反应容器中，持续通入氮气的状态下，搅拌并升温至90～120℃，在该温度下继续反应2～3h后，自然冷却至室温，先后加入5wt.％NaOH水溶液和饱和食盐水洗涤并静置分层3次，取上层棕色粘稠液体用无水硫酸钠干燥后得桐油源酚类加成物；第二步：将0.4～0.5mol桐油源酚类加成物、0.4～0.5mol多元胺加入到反应容器中，混合搅拌均匀后，滴加0.4～0.5mol醛，温度控制不超过60℃，待滴加完后升温至85～95℃，反应3～4h后，减压蒸馏除去生成的水得桐油基曼尼斯碱固化剂；第三步：在搅拌状态下，继续向桐油基曼尼斯碱固化剂中滴加0.44～0.55mol多元胺，升温至135～145℃，回流并保持1～2h，然后升温至180～190℃进行酰胺化反应并保持1～2h，最后在0.67～1.33kPa下保持1～1.5h，待无水和游离胺蒸出时，停止加热，冷却至室温得深棕色粘稠的桐油基改性胺固化剂。

第一步中所述的酚选自苯酚、甲酚、对叔丁基苯酚、双酚A、马来酰亚胺苯酚中的任意一种。