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【BMHP】氨基丙烯酸双组分涂料用树脂
P【MBHP】氨基丙烯酸双组分涂料用树脂方案概述采用分步法进行合成:第一步:合成羟基官能化的丙烯酸酯-聚酯杂化预聚物。利用聚酯多元醇(PP)本身的羟基与部分丙烯

P【MBHP】氨基丙烯酸双组分涂料用树脂


方案概述

采用分步法进行合成:

  1. 第一步:合成羟基官能化的丙烯酸酯-聚酯杂化预聚物。利用聚酯多元醇(PP)本身的羟基与部分丙烯酸单体共聚,引入可进一步反应的羟基。

  2. 第二步:将氨基官能团引入到预聚物链上。这里有几种主流且可靠的路径可选。

通过丙烯酸羟乙酯(HEMA)和酮亚胺/醛亚胺后水解引入伯氨基

这是最经典和可靠的方法之一,能有效得到伯氨基(-NH₂),反应活性高。

原料清单

  • 主单体

    • 甲基丙烯酸甲酯(MMA): 提供硬度、耐候性和快干性。

    • 甲基丙烯酸丁酯(BMA): 提供柔韧性、韧性和流平性。

  • 功能单体

    • 丙烯酸羟乙酯(HEMA): 关键原料。提供侧链伯羟基(-OH),作为后续与异氰酸酯或酸酐反应的锚点。

  • 聚合物软链段

    • 聚酯多元醇(PP): 提供柔韧性、附着力、成膜性。其端羟基也参与反应。

  • 氨基化试剂

    • 酮亚胺(例如,由甲基异丁基酮MIBK与乙二胺合成)或醛亚胺。

  • 引发剂

    • 过氧化苯甲酰(BPO)或偶氮二异丁腈(AIBN): 用于自由基聚合。

  • 溶剂

    • 丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、醋酸丁酯(BAC)等: 用于调节粘度和反应过程。

  • 助剂

    • 链转移剂(如十二烷硫醇): 控制分子量,保证树脂为液体。

    • 阻聚剂(如对苯二酚): 防止凝胶。


合成步骤

第1步:合成羟基官能化丙烯酸酯-聚酯预聚物

  1. 投料

    • 在装有搅拌器、温度计、冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中,加入计量的聚酯多元醇(PP) 和部分溶剂(如总溶剂的50%)。

    • 加热至回流温度(例如110-120°C)。

    • MMA、BMA、HEMA的混合单体与引发剂(BPO/AIBN)链转移剂以及剩余溶剂混合,置于滴液漏斗中。

    • 单体配比示例(重量份): MMA: 40份; BMA: 35份; HEMA: 15份; PP: 10份。(此比例需根据最终产品性能调整)

  2. 聚合反应

    • 在2-4小时内,缓慢而均匀地滴加单体混合液。

    • 滴加完毕后,保温2-3小时,使单体充分反应。

  3. 补加引发剂与保温

    • 补加少量引发剂(如0.2%的BPO),继续保温1-2小时,以彻底消耗残留单体。

  4. 检测

    • 降温,取样测定固体含量粘度。通过FT-IR监测C=C双键(1630 cm⁻¹)的消失,确认反应完全。

    • 得到含有侧链羟基的丙烯酸酯-聚酯杂化树脂溶液。计算其羟值(OH Value)。

第2步:氨基化反应(酮亚胺法)

  1. 酮亚胺的准备: 酮亚胺是伯胺(如乙二胺)与酮(如甲基异丁基酮MIBK)的缩合产物,遇水会分解还原成伯胺。

    • 反应式: H₂N-CH₂-CH₂-NH₂ + 2 (CH₃)₂CH-CO-CH₃ → (CH₃)₂CH-C(=N-CH₂-CH₂-N= C-CH-(CH₃)₂) + 2H₂O

  2. 接枝反应

    • 将第一步得到的预聚物溶液降温至60-70°C。

    • 按与预聚物中羟基(OH)摩尔比1:1 的比例,缓慢加入计量的酮亚胺

    • 在此温度下搅拌反应2-4小时。酮亚胺分子中的亚胺基(-C=N-)会与预聚物链上的羟基发生转氨基化反应,但更常见的做法是将其作为潜伏型固化剂。更直接的方法是使用含异氰酸酯的胺化合物

优化:使用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和酮亚胺

  1. 先与IPDI反应

    • 将预聚物降温至50°C。

    • 加入计量的IPDI(NCO与预聚物OH的摩尔比控制在1:1),并加入少量催化剂(如二月桂酸二丁基锡DBTL, 0.05%)。

    • 反应至NCO基团的特征红外峰(2270 cm⁻¹)完全消失,得到端NCO基的预聚物

  2. 酮亚胺封端

    • 加入与NCO等摩尔的酮亚胺

    • 在50-60°C下反应,酮亚胺会迅速与NCO反应,生成脲键,并将酮亚胺的骨架连接到预聚物末端。

    • 反应式: Prepol-NCO + H₂N-R(酮亚胺水解后的伯胺) → Prepol-NH-CO-NH-R

    • 此时,树脂本身并不含游离-NH₂,但含有对水敏感的酮亚胺基团。

  3. 生成伯氨基(施工后)

    • 该树脂在储存期是稳定的。

    • 当施工成膜时,暴露在空气中,酮亚胺基团会与空气中的水分(H₂O)发生水解反应,重新释放出活性的伯氨基(-NH₂) 和酮。

    • 释放出的伯氨基可以与其他树脂组分(如多异氰酸酯固化剂)快速反应,实现交联固化。









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