一种带有离子液体结构的固化剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术属于防水涂料制备领域，公开了一种带有离子液体结构的固化剂及制备方法和应用。该固化剂包括三个结构单元：衍生自含卤脂肪醛类化合物和/或含卤芳香醛类化合物的结构单元(A)；衍生自含叔胺结构的化合物的结构单元(B)；衍生自含伯胺结构的化合物和/或含醇胺结构的化合物的结构单元(C)；结构单元(B)和结构单元(C)各自与结构单元(A)共价连接。本发明专利技术解决了现有潜固化剂刺激性气味大，危害环境和施工人员身体健康的问题，同时具备气泡消除功能和快速固化效果。和快速固化效果。和快速固化效果。

【技术实现步骤摘要】
一种带有离子液体结构的固化剂及制备方法和应用


[0001]本专利技术属于防水涂料制备领域，更具体地，涉及一种带有离子液体结构的固化剂及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚氨酯防水涂料因其优良的力学性能、耐稀酸碱腐蚀性和与混凝土的牢固粘结，在建筑防水领域得到普遍认可。相比于需要按照一定比例预先混合的双组分聚氨酯防水涂料，单组分聚氨酯防水涂料在施工前无需搅拌，开桶即用，对施工人员的要求更低，因此，是聚氨酯防水涂料中销售量最大的一种。
[0003]目前市场上的单组分聚氨酯防水涂料基本都是通过与空气中的水分进行反应，交联固化形成弹性致密防水膜。其基本的固化机理是通过涂料中预聚体的部分端异氰酸酯(
‑
NCO)基团与湿气反应产生二氧化碳气体和伯胺(
‑
NH2)基团，伯胺基团快速与剩余的异氰酸酯基团反应生成脲键扩链固化(如图1所示)。在此过程中不可避免的产生了二氧化碳气体，这也是涂层容易产生气泡和针孔等缺陷的原因。涂层的缺陷会大大降低防水效果，影响施工质量。
[0004]为了解决这个问题，目前通常的做法是在涂料配方中加入一定量的潜固化剂。潜固化剂在存储时能在涂料中稳定存在，施工时遇湿气水解产生含有活泼氢的氨基或者羟基，能够在异氰酸酯与水反应前抢先与异氰酸酯反应，避免了二氧化碳气体的产生，从而从根本上解决单组分聚氨酯容易产生气泡的问题。但是，目前市面上所有潜固化剂在水解过程中都会释放酮类或者醛类易挥发物。因此，添加了普通潜固化剂的单组分聚氨酯防水涂料虽然减少甚至杜绝了气泡的产生，但也带来了刺激性气味大的问题，特别是在空气流通不畅的空间里问题更加明显，严重影响了单组分聚氨酯防水涂料的施工体验和客户观感(如图2所示)。
[0005]离子液体是一种常温下(或100℃以下)呈液态的盐类小分子，与普通基于氢键或者范德华力形成的小分子不同，离子液体因为离子键的存在，其沸点非常高，而且常温下饱和蒸气压也基本为零。WO2018/000125A1公开了一种用于环氧树脂的离子液体固化剂。其主要合成方式为多乙烯多胺与有机酸反应形成改性酰胺类固化剂，主要目的是在常温下使环氧树脂快速固化，并且固化剂在宽幅温度范围内均为液体，方便混合搅拌。
[0006]因此，为使单组分聚氨酯涂料或密封胶中的潜固化剂能同时具备气泡消除功能和快速固化效果，以及可大大降低单组分聚氨酯防水涂料或密封胶的刺激性气味，亟待提出一种新型的基于离子液体结构的固化剂。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出一种带有离子液体结构的固化剂及制备方法和应用。本专利技术解决了现有潜固化剂刺激性气味大，危害环境和施工人员身体健康的问题，同时具备气泡消除功能和快速固化效果。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种含有离子液体结构的固化剂，该固化剂包括三个结构单元：
[0009](1)衍生自含卤脂肪醛类化合物和/或含卤芳香醛类化合物的结构单元 (A)；
[0010](2)衍生自含叔胺结构的化合物的结构单元(B)；
[0011](3)衍生自含伯胺结构的化合物和/或含醇胺结构的化合物的结构单元 (C)；
[0012]所述结构单元(B)和所述结构单元(C)各自与所述结构单元(A) 共价连接。
[0013]根据本专利技术，优选地，所述结构单元(B)与所述结构单元(A)通过所述含叔胺结构的化合物中的氮与含卤脂肪醛类化合物和/或含卤芳香醛类化合物中的卤素发生加成反应以实现共价连接，所述结构单元(C)与所述结构单元(A)通过含伯胺结构的化合物和/或含醇胺结构的化合物与含卤脂肪醛类化合物和/或含卤芳香醛类化合物中的醛基反应生成含有离子体液体结构的醛亚胺或噁唑烷结构以实现共价连接。
[0014]在本专利技术中，本专利技术的固化剂含有活性C＝N亚胺结构或者含有氮氧五元杂环(噁唑烷)结构，在与湿气反应时水解产生氨基或/和羟基。随后，氨基或/和羟基与聚氨酯预聚体的异氰酸根(
‑
NCO)扩链交联；本专利技术的固化剂在与湿气反应时同时产生离子液体醛，其蒸气压低极难挥发，不提供 VOC，解决了聚氨酯涂料固化过程中释放的刺激性气味。在本专利技术中，本专利技术的一种固化剂水解反应的过程如图3所示。
[0015]根据本专利技术，优选地，所述含卤脂肪醛类化合物的通式为X
‑
R1‑
CHO，其中R1选自C2‑
C6的直链或支链的亚烷基，X为氯或溴。
[0016]根据本专利技术，优选地，所述含卤芳香醛类化合物的通式如式(1)所示：
[0017][0018]其中m值为0
‑
5的整数，n值为0
‑
5的整数，X为氯或溴。
[0019]在本专利技术中，通式(1)的—(CH2)
n
—X为—(CH2)
m
—CHO的间位或对位。
[0020]根据本专利技术，优选地，所述含叔胺结构的化合物为脂肪叔胺和/或环叔胺；
[0021]所述环叔胺为五元或六元环状叔胺或其衍生物，优选选自咪唑、吡啶、吡唑、噁唑以及它们的衍生物、吡咯的N
‑
取代衍生物和吡咯烷的N
‑ꢀ
取代衍生物中的至少一种；
[0022]所述脂肪叔胺的通式为N(R2)3，R2各自独立地为C1‑
C8的烷基；优选选自N,N
‑
二异丙基乙基胺、三乙胺、N,N
‑
二甲基乙胺、三正丁胺、三正辛胺和三异丙胺中的至少一种。
[0023]根据本专利技术，优选地，所述含伯胺结构的化合物为含两个以上胺结构的化合物；优选包括含有两个或三个氨基的聚氧化烯
‑
多元胺、1,2
‑
二氨基环己烷、1,3
‑
二氨基环己烷、1,4
‑
二氨基环己烷、间苯二甲胺、对苯二甲胺，异佛尔酮二胺和如通式(2)所示的脂肪伯胺中的至少一种；
[0024][0025]其中，k和z各自独立地为1
‑
10的整数，优选为1
‑
5的整数；y和L各自独立地为0
‑
10的整数，优选为0
‑
3的整数。
[0026]根据本专利技术，优选地，所述含醇胺结构的化合物的通式如式(3)所示：
[0027][0028]其中，R为C2‑
C6的直链或支链烷基；优选为乙基、丙基、异丙基、正丁基和异丁基中的至少一种。
[0029]本专利技术第二方面提供了所述的含有离子液体结构的固化剂的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0030]将所述含卤脂肪醛类化合物和/或含卤芳香醛类化合物先与所述含叔胺结构的化合物和所述含伯胺结构的化合物和/或含醇胺结构的化合物中的一种进行反应，所得产物再与另外一种进行反应，得到所述含有离子液体结构的固化剂。
[0031]根据本专利技术，优选地，所述方法采用以下方式中的一种：
[0032]方式一：
[0033本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有离子液体结构的固化剂，其特征在于，该固化剂包括三个结构单元：(1)衍生自含卤脂肪醛类化合物和/或含卤芳香醛类化合物的结构单元(A)；(2)衍生自含叔胺结构的化合物的结构单元(B)；(3)衍生自含伯胺结构的化合物和/或含醇胺结构的化合物的结构单元(C)；所述结构单元(B)和所述结构单元(C)各自与所述结构单元(A)共价连接。2.根据权利要求1所述的含有离子液体结构的固化剂，其中，所述结构单元(B)与所述结构单元(A)通过所述含叔胺结构的化合物中的氮与含卤脂肪醛类化合物和/或含卤芳香醛类化合物中的卤素发生加成反应以实现共价连接，所述结构单元(C)与所述结构单元(A)通过含伯胺结构的化合物和/或含醇胺结构的化合物与含卤脂肪醛类化合物和/或含卤芳香醛类化合物中的醛基反应生成含有离子体液体结构的醛亚胺或噁唑烷结构以实现共价连接。3.根据权利要求1所述的含有离子液体结构的固化剂，其中，所述含卤脂肪醛类化合物的通式为X
‑
R1‑
CHO，其中R1选自C2‑
C6的直链或支链的亚烷基，X为氯或溴。4.根据权利要求1所述的含有离子液体结构的固化剂，其中，所述含卤芳香醛类化合物的通式如式(1)所示：其中m值为0
‑
5的整数，n值为0
‑
5的整数，X为氯或溴。5.根据权利要求1所述的含有离子液体结构的固化剂，其中，所述含叔胺结构的化合物为脂肪叔胺和/或环叔胺；所述环叔胺为五元或六元环状叔胺或其衍生物，优选选自咪唑、吡啶、吡唑、噁唑以及它们的衍生物、吡咯的N
‑
取代衍生物和吡咯烷的N
‑
取代衍生物中的至少一种；所述脂肪叔胺的通式为N(R2)3，R2各自独立地为C1‑
C8的烷基；优选选自N,N
‑
二异丙基乙基胺、三乙胺、N,N
‑
二甲基乙胺、三正丁胺、三正辛胺和三异丙胺中的至少一种。6.根据权利要求1所述的含有离子液体结构的固化剂，其中，所述含伯胺结构的化合物为含两个以上胺结构的化合物；优选包括含有两个或三个氨基的聚氧化烯
‑
多元胺、1,2
‑
二氨基环己烷、1,3
‑
二氨基环己烷、1,4
‑
二氨基环己烷、间苯二甲胺、对苯二甲胺，异佛尔酮二胺和如通式(2)所示的脂肪伯胺中的至少一种；其中，k和z各自独立地为1
‑
10的整数，优选为1
‑
5的整数；y和L各自独立地为0

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡聿锋，张磊，田力，魏紫伟，李晓路，
申请(专利权)人：北京东方雨虹防水技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：