[发明专利]一种聚天门冬氨酸酯及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚天门冬氨酸酯及其制备方法和应用，制备方法包括如下步骤：（1）用马来酸酐和环氧单体反应得到马来酸二醇酯；（2）用步骤（1）得到的马来酸二醇酯和伯胺反应得到所述聚天门冬氨酸酯。将所述聚天门冬氨酸酯及异氰酸酯固化剂混合后，可得到聚天门冬氨酸酯聚脲涂料。本发明先用环氧单体改性马来酸酐合成马来酸二醇酯，再与伯胺反应，可制得多官能度聚天门冬氨酸酯，提高涂层的力学性能；并且合成的马来酸二醇酯无反式结构、产物酸值低，制成的涂料粘度增加慢，利于施工渗透。

技术领域

本发明涉及一种高分子合成领域，尤其是涉及一种聚天门冬氨酸酯及其制备方法和应用。

背景技术

聚天门冬氨酸酯树脂是一类特殊的位阻型仲胺类化合物，其空间位阻和诱导效应共同作用，使仲胺与-NCO反应时的活性降低，相比传统的聚脲材料，具有更长的施工时间、更高的漆膜附着力。聚天门冬氨酸酯树脂搭配脂肪族异氰酸酯固化剂，制备成的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料具备优异的力学性能及耐老化性能，相比一般的羟基树脂和环氧树脂，具有更优异的干燥速度。

现有技术中的聚天门冬氨酸酯一般通过马来酸二烷基酯与脂肪伯胺类反应得到，马来酸二烷基酯由马来酸酐与醇进行酯化反应制得；反应过程中马来酸二烷基酯一般过量，使脂肪伯胺可以充分转化为位阻胺。例如，在中国专利文献上公开的“一种新结构的天门冬氨酸酯树脂及聚脲涂料其制备方法、应用”，其公开号CN109912442A，该天门冬氨酸酯树脂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，其中不饱和二元羧酸酯为马来酸二烷基酯或富马酸二烷基酯；不饱和单羧酸酯为丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。

然而采用现有技术中的方法，在制备聚天门冬氨酸酯的反应原料马来酸二烷基酯时存在以下问题：1、马来酸酐与醇反应时酯化温度高，容易产生反式结构，不利于后续与伯胺的反应，导致伯胺转化不充分，因此用于涂料中时早期粘度增高快，施工操作时间短；且高温下产物易氧化，影响产物品质；2、马来酸酐与醇酯化困难，同时伴随着逆反应，合成的马来酸二烷基酯酸值高，用其制成的聚天门冬氨酸酯用于涂料中时，易与异氰酸酯固化剂反应生成二氧化碳，导致涂层易产生气泡，涂层性能不佳；3、马来酸酐与醇进行酯化反应时需要溶剂带水脱出，不环保；4、现有技术中的方法合成出的聚天门冬氨酸酯树脂多是两官能度树脂，与固化剂配比范围窄，固化后的涂层力学性能不佳，不利于涂料的使用。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中采用马来酸酐与醇反应得到的马来酸二烷基酯和伯胺反应制备聚天门冬氨酸酯时存在的上述问题，提供一种聚天门冬氨酸酯及其制备方法和应用，先用环氧单体与马来酸酐反应合成马来酸二醇酯，再与伯胺反应，可制得多官能度聚天门冬氨酸酯；合成的马来酸二醇酯无反式结构、产物酸值低，制成的涂料粘度增加慢，利于施工渗透，涂层中不易产生气泡，提高了涂层性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种聚天门冬氨酸酯，通过环氧单体与马来酸酐反应得到的马来酸二醇酯与伯胺反应制得，其结构式为：

其中，R₁、R₂、R₃和R₄各自独立为氢、甲基、二甲基、C2～C4的直链或支链烷基、环烷基中的一种；

R₅和R₆为聚醚基团、聚乙二醇基团、C2～C10的直链或支链烷基、环烷基、醚基、酯基中的一种；

R₇和R₈各自独立为氢、甲基、二甲基、C2～C4的直链或支链烷基中的一种；

R₉为乙基、丙基、苯甲基中的一种。

本发明还公开了一种上述聚天门冬氨酸酯的制备方法，包括如下步骤：

(1)用马来酸酐和环氧单体反应得到马来酸二醇酯；

(2)用步骤(1)得到的马来酸二醇酯和伯胺反应得到所述聚天门冬氨酸酯。