作为反应性稀释剂的生物基羟基氨基甲酸乙酯制造技术

本发明专利技术公开了一种制备生物基羟基氨基甲酸乙酯的方法。该方法包括使环状碳酸酯与二胺在无异氰酸酯存在下反应。本发明专利技术还描述了通过该方法制备的生物基羟基氨基甲酸乙酯物质、包含生物基羟基氨基甲酸乙酯物质的涂料组合物以及使用生物基羟基氨基甲酸乙酯物质涂覆基材的方法。

Biologically based hydroxyethyl carbamate as reactive diluent

The invention discloses a method for preparing biological ethyl hydroxycarbamate. The method includes the reaction of cyclic carbonate and two amine in the presence of isocyanate. The invention also describes the biohydroxycarbamate substance prepared by the method, a coating composition containing the ethyl ester of biologically based hydroxycarbamate, and a method for coating the substrate using the biohydroxycarbamate substance.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】作为反应性稀释剂的生物基羟基氨基甲酸乙酯
本专利技术一般性地涉及涂料组合物领域。更具体地，本专利技术的实施方案涉及作为溶剂型汽车涂料组合物中的反应性稀释剂的生物基羟基氨基甲酸乙酯和制备生物基羟基氨基甲酸乙酯的方法。背景聚氨酯树脂广泛用于可固化组合物如涂料组合物中。聚氨酯通常通过二异氰酸酯和具有两个含有可移动氢的官能团的化合物(例如二醇)的反应而形成。原料二异氰酸酯和二醇的选择是广泛的并且允许多种组合，这得到具有不同性质和应用的聚氨酯产品。用于可固化组合物的聚氨酯树脂的一个关注领域是将足量官能团引入树脂中以实现高固化性能。羟基通常用作可固化组合物中的官能团，但具有羟基侧基的聚氨酯树脂难以制备，因为在聚氨酯形成期间羟基侧基通过与异氰酸酯反应而被消耗。通常通过使用多元醇封端剂将羟基官能团引入聚氨酯树脂中，产生OH端基，但没有仲OH基。例如，EP0718334涉及一种制备聚氨酯聚合物或低聚物的方法，该方法包括(a)使包含具有多个氨基甲酸酯侧基的多元醇与多异氰酸酯的混合物反应以形成具有氨基甲酸酯侧基的聚氨酯，以及(b)任选地，用含活性氢的封端剂使来自(a)的聚氨酯封端。该类树脂在固化时仅提供有限的交联密度。常规聚氨酯的另一缺点是它们的合成方法，其涉及使用具有多个毒性异氰酸酯官能团的单体。由于与异氰酸酯原料相关的环境和健康危害，使用异氰酸酯制备聚氨酯是有问题的。已知环状碳酸酯与胺或多胺的反应产生可与异氰酸酯反应以制备聚氨酯的多元醇。使环状碳酸酯基团开环并转化为羟基和氨基甲酸酯侧基。还显示环状碳酸酯和胺反应以得到羟基化氨基甲酸酯化合物(即氨基甲酸乙酯)。例如，美国专利No.4,520,167提供了涂料组合物中的反应性稀释剂，其通过环状碳酸酯与伯胺反应以提供羟基化氨基甲酸酯化合物而获得。然而，环状碳酸酯与仲或受阻伯胺的反应需要加热和/或使用催化剂以制备羟基氨基甲酸乙酯。这是一个繁琐而昂贵的制备方法。因此，需要使用流线型制备方法在无异氰酸酯物质存在下制备的羟基氨基甲酸乙酯。概述本专利技术的第一方面涉及一种方法。在第一实施方案中，制备生物基羟基氨基甲酸乙酯的方法包括：使通式(I)的环状碳酸酯与式(II)的脂肪酸二胺反应其中R1和R2独立地选自氢、卤素、具有1-6个碳原子的线性或支化烷基，或者其中R1和R2形成取代或未取代的饱和或不饱和的环结构，其中R'包含具有16-54个碳原子的疏水基团，并且其中反应在无异氰酸酯存在下进行。在第二实施方案中，改变第一实施方案的方法，其中环状碳酸酯选自由如下组成的组：碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、D-半乳醛环状3,4-碳酸酯、6-O-(叔丁基二甲基甲硅烷基)-D-半乳醛环状碳酸酯、6-O-(叔丁基二苯基甲硅烷基)-D-半乳醛环状碳酸酯、6-O-(三异丙基甲硅烷基)-D-半乳醛环状碳酸酯和碳酸氟代亚乙酯。在第三实施方案中，改变第一和第二实施方案的方法，其中环状碳酸酯选自由如下组成的组：碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯。在第四实施方案中，改变第一至第三实施方案的方法，其中环状碳酸酯是碳酸亚丙酯。在第五实施方案中，改变第一至第四实施方案的方法，其中脂肪酸二胺具有通式(III)在第六实施方案中，改变第一至第五实施方案的方法，其中脂肪酸二胺包含具有以下分子结构的C36脂肪酸二聚二胺：在第七实施方案中，改变第一至第六实施方案的方法，其中反应在约20℃至约100℃的温度下进行。在第八实施方案中，改变第一至第七实施方案的方法，其中反应在约20℃至约30℃的温度下进行。在第九实施方案中，改变第一至第八实施方案的方法，其还包括分离和纯化羟基氨基甲酸乙酯。本专利技术的第二方面涉及生物基羟基脲。第十实施方案涉及通式(III)的生物基羟基氨基甲酸乙酯，其中R1和R2独立地选自氢、卤素、具有1-6个碳原子的线性或支化烷基，或者其中R1和R2形成取代或未取代的饱和或不饱和的环结构。本专利技术的第三方面涉及涂料组合物。第十一实施方案涉及可固化涂料组合物，其包含：(a)通过使通式(I)的环状碳酸酯与式(II)的脂肪酸二胺反应而制备的生物基羟基氨基甲酸乙酯，其中R1和R2独立地选自氢、卤素、具有1-6个碳原子的线性或支化烷基，或者其中R1和R2形成取代或未取代的饱和或不饱和的环结构，其中R'包含具有16-54个碳原子的疏水基团，并且其中反应在无异氰酸酯存在下进行；和(b)固化剂。在第十二实施方案中，改变第十一实施方案的可固化涂料组合物，其中固化剂选自三聚氰胺树脂、甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、脲树脂、聚酐、聚硅氧烷、异氰酸酯和二异氰酸酯。在第十三实施方案中，改变第十一和第十二实施方案的可固化涂料组合物，其中环状碳酸酯选自由如下组成的组：碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、D-半乳醛环状3,4-碳酸酯、6-O-(叔丁基二甲基甲硅烷基)-D-半乳醛环状碳酸酯、6-O-(叔丁基二苯基甲硅烷基)-D-半乳醛环状碳酸酯、6-O-(三异丙基甲硅烷基)-D-半乳醛环状碳酸酯和碳酸氟代亚乙酯。在第十四实施方案中，改变第十一至第十三实施方案的可固化涂料组合物，其中环状碳酸酯选自由如下组成的组：碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯和碳酸氟代亚乙酯。在第十五实施方案中，改变第十一至第十四实施方案的可固化涂料组合物，其中环状碳酸酯为碳酸亚丙酯。在第十六实施方案中，改变第十一至第十五实施方案的可固化涂料组合物，其中脂肪酸二胺具有通式(III)在第十七实施方案中，改变第十一至第十六实施方案的可固化涂料组合物，其中脂肪酸二胺包含具有以下分子结构的C36脂肪酸二聚二胺：在第十八实施方案中，改变第十一至第十七实施方案的可固化涂料组合物，其中反应在约20℃至约30℃的温度下进行。在第十九实施方案中，改变第十一至第十八实施方案的可固化涂料组合物，其中生物基羟基氨基甲酸乙酯包含通式(III)其中R1和R2独立地选自氢、卤素、具有1-6个碳原子的线性或支化烷基，或者其中R1和R2形成取代或未取代的饱和或不饱和的环结构。本专利技术的第四方面涉及一种用途。第二十实施方案涉及将第十实施方案的生物基羟基氨基甲酸乙酯作为溶剂型汽车涂料或漆中的反应性稀释剂的用途。详述在描述本专利技术的几个示例性实施方案之前，应理解，本专利技术不限于以下描述中阐述的构造或方法步骤的细节。本专利技术能够具有其他实施方案并且能够以各种方式实践或实施。由于环境问题、健康问题、不需要的副反应、能源密集型制备过程和成本，需要在无异氰酸酯存在下制备聚氨酯，特别是羟基氨基甲酸乙酯。发现可以使环状碳酸酯在无异氰酸酯存在下与生物基脂肪酸二胺反应而制备聚氨酯，特别是羟基氨基甲酸乙酯。本专利技术第一方面的实施方案涉及制备生物基羟基氨基甲酸乙酯的方法，该方法包括使环状碳酸酯与脂肪酸二胺反应，其中反应在无异氰酸酯存在下进行。就本专利技术公开内容中使用的术语而言，提供以下定义。本文所用术语“环状碳酸酯”是指衍生自丙二醇的碳酸酯。在一个或多个实施方案中，环状碳酸酯具有分子式R1R2C2H3O2CO且具有通式结构(I)：其中R1和R2独立地选自氢、卤素、具有1-6个碳原子的线性或支化烷基，或者其中R1和R2形成取代或未取代的饱和或不饱和的环结构。本文所用术语烷基具有通式CnH2n+1的一类分子的通常含义，其中n是整数。例如，甲基(CH3)是甲烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备生物基羟基氨基甲酸乙酯的方法，该方法包括：使通式(I)的环状碳酸酯与式(II)的脂肪酸二胺反应

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.03 US 62/250,0261.一种制备生物基羟基氨基甲酸乙酯的方法，该方法包括：使通式(I)的环状碳酸酯与式(II)的脂肪酸二胺反应其中R1和R2独立地选自氢、卤素、具有1-6个碳原子的线性或支化烷基，或者其中R1和R2形成取代或未取代的饱和或不饱和的环结构，其中R'包含具有16-54个碳原子的疏水基团，并且其中反应在无异氰酸酯存在下进行。2.权利要求1的方法，其中环状碳酸酯选自由如下组成的组：碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、D-半乳醛环状3,4-碳酸酯、6-O-(叔丁基二甲基甲硅烷基)-D-半乳醛环状碳酸酯、6-O-(叔丁基二苯基甲硅烷基)-D-半乳醛环状碳酸酯、6-O-(三异丙基甲硅烷基)-D-半乳醛环状碳酸酯和碳酸氟代亚乙酯。3.权利要求1-2中任一项的方法，其中环状碳酸酯选自由如下组成的组：碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸氟代亚乙酯。4.权利要求1-3中任一项的方法，其中环状碳酸酯为碳酸亚丙酯。5.权利要求1-4中任一项的方法，其中脂肪酸二胺具有通式(III)6.权利要求1-5中任一项的方法，其中脂肪酸二胺包含具有以下分子结构的C36脂肪酸二聚二胺：7.权利要求1-6中任一项的方法，其中反应在约20℃至约100℃的温度下进行。8.权利要求1-7中任一项的方法，其中反应在约20℃至约30℃的温度下进行。9.权利要求1-8中任一项的方法，其还包括分离和纯化羟基氨基甲酸乙酯。10.通式(III)的生物基羟基氨基甲酸乙酯，其中R1和R2独立地选自氢、卤素、具有1-6个碳原子的线性或支化烷基，或者其中R1和R2形成取代或未取代的饱和或不饱和的环结构。11.一种可固化涂料组合物，包含：(a)通过使通式(I)的环状碳酸酯与式(II)的脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·贾德哈夫，
申请(专利权)人：巴斯夫涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE