一种水性天冬氨酸树脂的合成方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种水性天冬氨酸树脂的合成方法及其应用。该合成方法包括以下步骤：步骤一：将马来酸酯与聚乙二醇单甲醚按照摩尔比1:(0.2‑1)的比例混合，在160‑180℃的真空条件下，通过酯交换反应合成亲水性马来酸酯；步骤二：将所述亲水性马来酸酯与伯胺类物质按照摩尔比(2‑2.06)：1的比例混合，在50‑80℃条件下，继续反应得到水性天冬氨酸树脂。通过先对马来酸酯进行水性改造的方式，使后续合成的天冬氨酸树脂具有亲水性，易分散，进而使应用时所得天冬氨酸聚脲涂料为水性涂料，克服油性天冬氨酸聚脲树脂施工粘度高的缺点，能够用水直接稀释而不加入挥发性有机溶剂的情况下实现薄涂和喷涂，且涂膜性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种水性天冬氨酸树脂的合成方法及其应用
本专利技术涉及化学合成
，尤其是指一种水性天冬氨酸树脂的合成方法及其应用。
技术介绍
天冬氨酸聚脲树脂是一种以氨基化合物和异氰酸酯为原料合成的弹性体物质。采用专用设备进行施工，固含量为100％，无溶剂，无污染。它具有固化快，耐化学腐蚀性好，强度高，抗渗、耐磨柔韧性强，耐高低温能力强等优点。在防腐，防水，耐磨等工程中应用前景广阔。但是，由于氨基化合物中伯胺与反应速度太快、凝胶时间过短，导致天冬氨酸聚脲树脂的漆膜成型困难、附着力差。目前，通过将氨基化合物改为仲胺，可以降低其与异氰酸酯反应速度，凝胶时间可以在几分钟到几个小时内调节。水性涂料具有低VOC、不燃、绿色环保等优点，因此，近年来水性涂料领域发展较快。天冬氨酸聚脲涂料主要有2种成分：天冬氨酸树脂和异氰酸酯固化剂。目前，主要通过异氰酸酯水性化使天冬氨酸聚脲涂料具有水性。异氰酸酯水性化主要有两种方法：1)接入阴离子基团；2)接入非离子基团。将非离子亲水基团引入到固化剂分子中时，常用的非离子亲水基团主要包括两种：1)以环氧乙烷聚合而成的聚乙二醇类，2)以环氧丙烷聚合而成的聚丙二醇类。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：通过另外一种途径制备一种新的水性天冬氨酸树脂，进而制取得到具有水性的天冬氨酸聚脲涂料，使所得涂料能够克服施工粘度高的缺点，能在不加入挥发性有机溶剂的情况下实现薄涂和喷涂。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种水性天冬氨酸树脂的合成方法，包括以下步骤：步骤一：将马来酸酯与聚乙二醇单甲醚按照摩尔比1:(0.2-1)的比例混合，在160-180℃的真空条件下，通过酯交换反应合成亲水性马来酸酯；步骤二：将所述亲水性马来酸酯与伯胺类物质按照摩尔比(2-2.06)：1的比例混合，在50-80℃条件下，继续反应得到水性天冬氨酸树脂。进一步地，在所述步骤一中，还应添加含锡有机催化剂进行反应，所述含锡有机催化剂的重量为聚乙二醇单甲醚质量的0.05-3％。进一步地，所述含锡有机催化剂为二丁基锡二月桂酸酯或二丁基氧化锡。进一步地，在所述步骤二中，所述伯胺类物质为4,4’-二氨基二环己基甲烷(HMDA)或3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二环己基甲烷。进一步地，在步骤一中，所述马来酸酯的结构式为所述聚乙二醇单甲醚的结构式为H-(OCH2CH2)n-OCH，3其中，R1为-CH3或-C2H5或-C3H7，n的取值范围为1-1000。进一步地，在所述步骤一中，在加入含锡有机催化剂前，先对原料进行除水处理：往马来酸酯、聚乙二醇单甲醚混合体系中加入带水剂，接着边搅拌边进行加热回流处理；所述带水剂为环己烷或甲苯。进一步地，在所述步骤一中，当所述带水剂为环己烷时，所述加热回流处理为：先在75-90℃条件下使环己烷将水分带出，然后在100-120℃条件下减压蒸馏除去环己烷；当所述带水剂为甲苯时，所述加热回流处理为：先在100-120℃条件下使甲苯将水分带出，然后在130-150℃条件下减压蒸馏除去甲苯。进一步地，在所述步骤一中，加入含锡有机催化剂后，在真空度大于0.095Mpa条件下进行所述酯交换反应，反应至无醇类物质析出；在所述步骤二中，在恒温搅拌的条件下反应48-240h。一种水性天冬氨酸树脂的应用，应用于天冬氨酸聚脲涂料中，所述天冬氨酸聚脲涂料由水性天冬氨酸树脂与异氰酸酯固化剂混合反应形成。进一步地，所述天冬氨酸聚脲涂料中，胺值与异氰酸根之间的总摩尔量比值范围为1：(1-1.5)。进一步地，使用时，往所述天冬氨酸聚脲涂料中添加水稀释和助剂，混合均匀后涂膜至木材、金属、陶瓷的表面，凉干；添加的水的质量为天冬氨酸聚脲涂料质量的0.4-1倍；添加的助剂包括湿润剂、助溶剂、消泡剂中的一种或几种。本专利技术的有益效果在于：通过先对马来酸酯进行水性改造的方式，使后续合成的天冬氨酸树脂具有亲水性，易分散，进而使应用时所得天冬氨酸聚脲涂料为水性涂料，能够用水直接稀释使用，且涂膜性能好，克服油性天冬氨酸聚脲树脂施工粘度高的缺点，能在不加入挥发性有机溶剂的情况下，直接加水稀释即可降低粘度，进而实现薄涂和喷涂。具体实施方式本专利技术最关键的构思在于：通过将非离子型亲水基团接入到天冬氨酸树脂中的方法实现天冬氨酸聚脲树脂水性化。为了进一步论述本专利技术构思的可行性，根据本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果的具体实施方式详予说明。实施例1一种水性天冬氨酸树脂的合成方法，包括以下步骤：步骤一：先将马来酸酯与聚乙二醇单甲醚按照摩尔比1:(0.2-1)的比例混合到三口瓶反应器中，三口瓶连接油水分离器和球形冷凝管。接着继续加入环己烷对原料进行除水处理：加入环己烷后边搅拌边进行加热回流处理。所述加热回流处理过程为：先在75-90℃条件下使环己烷将水分带出，待水分完全去除后，拆除油水分离器和球形冷凝管，安装连接直行冷凝管和圆底烧瓶；继续在100-120℃条件下减压蒸馏(真空度为0.095Mpa以上)除去环己烷。除水完成后，往反应体系中添加含锡有机催化剂，添加量为反应体系中聚乙二醇单甲醚质量的的0.05-3％，然后在160-180℃、真空度大于0.095Mpa的条件下，通过酯交换反应合成亲水性马来酸酯，反应至无醇类物质析出。所述含锡有机催化剂为二丁基锡二月桂酸酯或二丁基氧化锡。步骤一中的化学反应方程式为：其中，R1为-CH3或-C2H5或-C3H7，n的取值范围为1-1000。在步骤一的反应体系中，当油水分离器中不再有水珠下落时，可以认为水分已经完全除去。除去水分后，继续对反应体系进行减压真空蒸馏，真空度为0.095Mpa，温度为100-120℃，蒸发时间为2h以上；当没有液滴从直行冷凝管和圆底烧瓶中滴落时，则认为环己烷已完全除去。加人含锡有机催化剂后，开始进行酯交换反应，该反应通常持续4-12h，由于反应器连接了一个冷凝管和圆底烧瓶，当圆底烧瓶不再有液体滴落时，就认为不再有醇类物质析出，即酯交换反应结束。若n小于40的反应，反应结束以后可以用气相色谱仪测定其转化率来判断反应是否结束。在步骤一的反应体系中，当采用甲苯替代环己烷作为带水剂时，所述加热回流处理为：先在100-120℃条件下使甲苯将水分带出，然后在130-150℃条件下减压蒸馏除去甲苯。步骤二：将所述亲水性马来酸酯与伯胺类物质按照摩尔比(2-2.06)：1的比例混合，在50-80℃条件下，继续恒温搅拌反应48-240h，得到水性天冬氨酸树脂。所述伯胺类物质为4,4’-二氨基二环己基甲烷(HMDA)或3,3'-二甲基-4,4’-二氨基二环己基甲烷。搅拌反应过程恒温。步骤二中的化学反应方程式为：其中，R1为-CH3或-C2H5或-C3H7，R2为-CH3或-H，n的取值范围为1-1000。反应时，亲水性马来酸酯与伯胺类物质之间的最佳理论摩尔比为2:1，使亲水性马来酸酯中双键数目和胺类物质中胺基数目相等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性天冬氨酸树脂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：将马来酸酯与聚乙二醇单甲醚按照摩尔比1:(0.2-1)的比例混合，在160-180℃的真空条件下，通过酯交换反应合成亲水性马来酸酯；/n步骤二：将所述亲水性马来酸酯与伯胺类物质按照摩尔比(2-2.06)：1的比例混合，在50-80℃条件下，继续反应得到水性天冬氨酸树脂。/n

【技术特征摘要】
1.一种水性天冬氨酸树脂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将马来酸酯与聚乙二醇单甲醚按照摩尔比1:(0.2-1)的比例混合，在160-180℃的真空条件下，通过酯交换反应合成亲水性马来酸酯；
步骤二：将所述亲水性马来酸酯与伯胺类物质按照摩尔比(2-2.06)：1的比例混合，在50-80℃条件下，继续反应得到水性天冬氨酸树脂。


2.如权利要求1所述水性天冬氨酸树脂的合成方法，其特征在于，在所述步骤一中，还应添加含锡有机催化剂进行反应，所述含锡有机催化剂的重量为聚乙二醇单甲醚质量的0.05-3％。


3.如权利要求2所述水性天冬氨酸树脂的合成方法，其特征在于，所述含锡有机催化剂为二丁基锡二月桂酸酯或二丁基氧化锡。


4.如权利要求3所述水性天冬氨酸树脂的合成方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述伯胺类物质为4,4’-二氨基二环己基甲烷或3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二环己基甲烷。


5.如权利要求4所述水性天冬氨酸树脂的合成方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述马来酸酯的结构式为所述聚乙二醇单甲醚的结构式为H-(OCH2CH2)n-OCH3，其中，R1为-CH3或-C2H5或-C3H7，n的取值范围为1-1000。


6.如权利要求2至5任一所述水性天冬氨酸树脂的合成方法，其特征在于，在所述步骤一中，在加入含锡有机催...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨轩，易松，徐涛，龙绪俭，熊东路，肖增钧，李斌仁，陈林生，
申请(专利权)人：深圳市前海博扬研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44