环氧固化剂、组合物及其用途制造技术

技术编号:22849958 阅读:46 留言:0更新日期:2019-12-17 23:31
本发明专利技术涉及环氧固化剂,该环氧固化剂从聚亚烷基聚醚改性的聚环氧化物树脂和多胺组分的反应获得。所述多胺组分是具有3至10个氮原子的多亚乙基多胺(例如二亚乙基三胺(DETA))和至少一种具有1至8个碳原子的醛(例如甲醛)的反应产物。所述环氧固化剂可作为双组分涂料体系的一部分用于液体或预分散的可固化环氧树脂的固化。

Epoxy curing agent, composition and Application

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】环氧固化剂、组合物及其用途相关申请的交叉引用本申请是2016年11月4日提交的美国序列号15/343,632的部分继续申请,其要求2015年11月17日提交的美国序列号62/256,262的优先权,所有它们的内容由此通过引用并入到本申请中。
本专利技术一般性地涉及用于环氧树脂的固化剂、由其衍生的胺-环氧组合物和由这样的组合物制备的制品。还公开了制备和使用所述固化剂和组合物的方法。
技术介绍
基于环氧树脂的体系在诸如电气、电子学以及土木工程和建筑的各种领域中被广泛用作密封材料、涂料组合物、粘合剂和类似物。当固化时,它们表现出优异的电绝缘性能,防潮,耐热,耐焊接,耐化学性,持久,具有优异的粘合性能和机械强度。具体的实例包括使用碳纤维和玻璃纤维增强物的环氧复合材料,用于金属表面的保护涂层和用于混凝土、水泥基或陶瓷基材的保护涂层,它们经常被称为土木工程应用。双组分环氧树脂基体系一般包括可固化环氧树脂和用于所述环氧树脂的固化剂。所述两种组分彼此发生化学反应,从而形成固化的环氧树脂,其是一种硬的热固性材料。环氧树脂是含有环氧基团的物质或混合物。所述固化剂包括对所述环氧树脂的环氧基团有反应性的化合物,例如胺、羧酸和硫醇。在制备过程中,将所述环氧树脂和固化剂中的一种或两种分散或溶解在溶剂(例如有机溶剂)中以降低粘度。既然相关的挥发性有机化合物(VOC)会造成环境污染和健康危害,所以由于使用这样的溶剂基体系会引起严重的环境和安全担忧。已经开发了多种溶解或乳化在水中的环氧树脂固化剂以解决所述环境和健康担忧。例如:美国专利号4,197,389公开了通过以下方式制备的固化剂:使至少一种多环氧化合物(polyepoxidecompound)与至少一种聚亚烷基聚醚多元醇反应以形成加合物,然后使该加合物与多胺反应;美国专利号5,032,629描述了通过以下方式制备的水相容性多胺-环氧加合物:使聚(环氧烷)单胺或二胺与聚环氧化物反应以形成中间体,然后使该中间体与过量的多胺反应;美国专利号6,245,835描述了通过以下方式制备的氨基-环氧加合物固化剂:使聚氧烷撑二胺与聚环氧化物和聚氧烷撑二醇二缩水甘油基醚反应,和在水中乳化该反应产物。许多当前的水基固化剂和环氧体系都受困于限制它们的可用性的问题。一个问题是固化的涂层具有差的物理性能,例如硬度、外观和耐溶剂性。其它问题是固化剂的粘度相对高,使得涂层难以施加。另外的问题包括固化速度慢、适用期短和制造困难。本专利技术的目的是提供一种用于与环氧树脂组合物一起使用的新的低VOC的水基固化剂,其克服了这些问题。本专利技术的又一个目的是提供水基固化剂,其即使在高固体含量下也可容易地制造、具有改进的适用期并表现出低粘度。
技术实现思路
专利技术概述一方面,本专利技术提供一种用于可固化环氧树脂的环氧固化剂。所述固化剂包含聚亚烷基聚醚改性的聚环氧化物树脂(polyepoxideresin)组分和多胺组分的反应产物,所述多胺组分是多亚乙基多胺和醛的反应产物。在一个优选的实施方案中,所述多胺组分是二亚乙基三胺(DETA)和甲醛的反应产物。所述固化剂包含上述固化剂和水的接触产物。在另一方面,本专利技术提供一种制备所述环氧固化剂的方法,其使得反应产物含有能够与可固化环氧树脂反应的活性胺氢。在又一方面,本专利技术涉及上述固化剂用于固化双组分胺-环氧体系中的液体或预分散的环氧树脂的用途。包含本专利技术的环氧固化剂的胺-环氧体系具有快的固化速率,和表现出良好的耐化学性、快的硬度发展、良好的光泽度和稳定性的经固化组合物。由本文公开的胺-环氧组合物制备的制品包括但不限于粘合剂、涂料、底漆、密封剂、固化性配混物、建筑产品、铺地板产品和复合产品。专利技术详述随后的详述仅提供优选的示例性实施方案,并且不意于限制本专利技术的范围、适用性或构造。相反,随后优选示例性实施方案的详述将给本领域技术人员提供用于实施本专利技术的优选示例性实施方案的能实现的说明。在要素的功能和布置方面可进行各种改变,而不背离如在所附权利要求书中阐述的本专利技术的主旨和范围。在权利要求中,字母可用于识别要求保护的方法步骤(例如a、b和c)。这些字母用于辅助提及所述方法步骤,而不意于指明其中实施所要求保护的步骤的顺序,除非在权利要求中具体说明这样的顺序并且仅到该程度。如本文使用的,“接触产物”描述一种组合物,其中使所述组分以任何顺序,以任何方式一起接触任何时间长度,包括所述组分中的两种或更多种可彼此反应形成其它组分的可能性。例如,所述组分可通过共混或混合而接触。另外,可以在存在或不存在本文中描述的组合物或配制剂的任何其它组分的情况下进行任何组分的接触。合并额外的材料或组分可通过本领域技术人员已知的任何方法完成。另外,术语“接触产物”包括混合物、共混物、溶液、分散体、淤浆、反应产物和类似物,或它们的组合。尽管“接触产物”可包括反应产物,但不要求各自组分彼此反应。如本文中使用的,“反应产物”描述一种组合物,其中所述组分中的一种或多种是由于在两种或更多种反应物之间的化学反应产生的。如本文中使用的,在涂层施加中的适用期涉及以下时间段,在该时间段内,组合物充分地是液体,使得其可以被施加至基底材料上,并实现希望品质的涂层。表述“在一个实施方案中”、“根据一个实施方案”和类似表述一般意指在该表述之后的特定特征、结构或特性包括在本专利技术的至少一个实施方案中,并且可以包括在本专利技术的多于一个实施方案中。重要的是,这样的表述不必然涉及相同的实施方案。本专利技术一般性地涉及环氧固化剂以及制备和使用这样的环氧固化剂的方法。这些水基环氧固化剂可用于固化、硬化和/或交联可固化环氧树脂。本专利技术的固化剂制造简单并在用于固化液体环氧树脂和固体环氧树脂分散体时提供快的固化速度。用本文中描述的固化剂制备的涂料组合物具有相对低的粘度,使得它们易于施加到基材上,并且具有可接受的适用期。经固化的涂料组合物表现出快的硬度发展和良好的膜外观。本专利技术的一个方面是固化剂,其包含以下物质的反应产物:(1)聚亚烷基聚醚改性的聚环氧化物树脂组分;和(2)多胺组分,该多胺组分是(2a)多亚乙基多胺和(2b)醛的反应产物。在一个优选的实施方案中,所述多胺组分是DETA和甲醛的反应产物。水性或水基固化剂组合物在本专利技术的范围内。水基固化剂组合物包含上述固化剂和水的接触产物。这样的水性固化剂组合物优选包含30至80重量%的固体,更优选50至70重量%的固体。通常,所述固化剂组合物具有约30至约500的基于100%固体分的胺氢当量(AHEW)。进一步地,这样的固化剂组合物可具有在约50至约450,约50至约400,约50至约350,约50至约300,约50至约250,约50至约200,约100至约250或约100至约200范围内的基于100%固体分的AHEW。所述固化剂组合物可用作双组分胺-环氧涂料组合物的一种组分,其中第二组分是可固化环氧组分。所述双组分涂料组合物的环氧组分包含环氧树脂或环氧树脂分散体。(1)所述固化剂的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种组合物,其包含以下物质的反应产物:/n(a)多胺,其包含以下物质的反应产物:具有3至10个氮原子的多亚乙基多胺与具有1至8个碳原子的醛;与/n(b)聚亚烷基聚醚改性的聚环氧化物树脂。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种组合物,其包含以下物质的反应产物:
(a)多胺,其包含以下物质的反应产物:具有3至10个氮原子的多亚乙基多胺与具有1至8个碳原子的醛;与
(b)聚亚烷基聚醚改性的聚环氧化物树脂。


2.权利要求1的组合物,其中所述多亚乙基多胺包含至少一种根据结构式(I)的化合物



其中R独立地是氢原子或选自C1-C8直链、环状和支化的烷基、烯基和烷芳基基团的基团;n是1到8的整数。


3.权利要求2的组合物,其中所述多亚乙基多胺选自二亚乙基三胺(DETA)、三亚乙基四胺(TETA)、四亚乙基五胺(TEPA)、五亚乙基六胺(PEHA)和它们的混合物。


4.权利要求3的组合物,其中所述多亚乙基多胺包含二亚乙基三胺(DETA)。


5.权利要求1的组合物,其中所述醛选自甲醛、多聚甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、异丁醛、三甲基乙醛、2-甲基丁醛、异戊醛、戊醛、己醛、苯乙醛、苯甲醛、香草醛、邻甲苯甲醛、邻茴香醛、水杨醛和4-羟基苯甲醛、甲苯甲醛和它们的组合。


6.权利要求5的组合物,其中所述醛选自甲醛、多聚甲醛和它们的组合。


7.权利要求1的组合物,其中所述多胺包含至少一种根据式(II)的具有两个氮杂原子的饱和杂环化合物



其中X选自氢原子,直链或支化的C1至C4烷基基团和取代或未取代的苯基基团,Y1是直接的键或具有1至8个氮原子的二价多亚乙基多胺基团,和R独立地是氢原子或选自C1-C8直链、环状和支化的烷基、烯基和烷芳基基团的基团。


8.权利要求1的组合物,其进一步包含至少一种具有2个或更多个活性胺氢的多官能胺。


9.权利要求7的组合物,其中X是氢,和R是氢。


10.权利要求8的组合物,其进一步包含水。


11.权利要求1的组合物,其中所述聚亚烷基聚醚改性的聚环氧化物树脂包含以下物质的反应产物:聚亚烷基聚醚多元醇与聚环氧化物。


12.权利要求11的组合物,其中所述聚亚烷基聚醚多元醇包含聚乙二醇。


13.权利要求8的组合物,其中所述至少一种多官能胺为脂族胺,脂环族胺,芳族胺,脂族胺、脂环族胺或芳族胺的曼尼希碱衍生物,脂族胺、脂环族胺或芳族胺的多酰胺衍生物,脂族胺、脂环族胺或芳族胺的酰氨基胺衍生物,脂族胺、脂环族胺或芳族胺的胺加合物衍生物,或它们的任何组合。


14.权利要求1的组合物,其中所述至少一种聚亚烷基聚醚改性的聚环氧...

【专利技术属性】
技术研发人员:郑世莺S·阿南塔查R·拉辛N·博佐克S·法策尔M·奥伯兰德
申请(专利权)人:赢创德固赛有限公司
类型:发明
国别省市:德国;DE

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