
P【MBHP】氨基丙烯酸双组分涂料用树脂
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酸单体共聚,引入可进一步反应的羟基。
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。
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。
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。
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)。
将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)
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。
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。
检测:
降温,取样测定固体含量和粘度。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)。
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
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
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。
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。
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。