低温固化应用的固化剂的制作方法_2

文档序号:9257448阅读:来源:国知局
比例。在胺-环氧树脂涂料应用中, 掺入比多官能胺的量更高水平的DM-MXDA通常得到固化更快和/或可在较低温度下固化的 涂料,该涂料具有较大挠性和较长再涂布窗。掺入比DM-MXDA的量更高水平的多官能胺通 常提高产物的耐化学性,可得到具有较高极限硬度的涂料。
[0027] 另外,N- -甲基-间-苯二甲胺(MM-MXDA)可以为这些胺组合物中的至少一种多 官能胺。即胺组合物可含DM-MXDA和MM-MXDA,或者可含DM-MXDA、MM-MXDA和至少一种其它 多官能胺。在该方面,所述至少一种其它多官能胺可选自芳烃胺;芳胺;脂肪胺、脂环胺、芳 烃胺或芳胺的曼尼希碱衍生物;脂肪胺、脂环胺、芳烃胺或芳胺的聚酰胺衍生物;脂肪胺、 脂环胺、芳烃胺或芳胺的酰胺基胺衍生物;和脂肪胺、脂环胺、芳烃胺或芳胺的胺加成衍生 物;或其任何组合。
[0028] 按本发明的另一方面,胺组合物含: (i) N, Ν' -二甲基-间-苯二甲胺(DM-MXDA);和 (ii) 至少一种具有3个或更多个活性胺氢的多官能胺; 其中DM-MXDA与至少一种多官能胺的重量比为约65:35-约1:99。
[0029] 在再一方面,在该胺组合物中,DM-MXDA与至少一种多官能胺的重量比可在约 60:40-约5:95范围内。还另外,在本发明的其它方面,DM-MXDA与至少一种多官能胺的重 量比可为约55:45-约10:90,或约50:50-约20:80。例如,本发明胺组合物可含DM-MXDA和 MM-MXDA,或DM-MXDA、MM-MXDA和至少一种其它多官能胺,其中DM-MXDA与至少一种多官能 胺的重量比为约65:35-约1:99。在其中使用大于一种多官能胺(例如MM-MXDA和MPCA) 的组合物中,多官能胺的总量用于决定DM-MXDA与多官能胺的比例。
[0030] 按照本发明的又另一方面,胺组合物含: (i) N, Ν' -二甲基-间-苯二甲胺(DM-MXDA);和 (ii) 至少一种多官能胺,该多官能胺选自长链取代酚醛胺;间-苯二甲胺(MXDA); 1,3-二(氨基甲基)环己烷(1,3-BAC);和亚甲基桥连聚(环己基-芳族基团)胺混合物 (MPCA);或其任何组合。
[0031] 在本发明的某些方面,在该胺组合物中,DM-MXDA与至少一种多官能胺(长链取代 酚醛胺;MXDA ;1,3-BAC或MPCA)的重量比可为约95:5-约5:95。例如,DM-MXDA与至少一 种多官能胺的重量比可为约90:10-约10:90、约80:20-约20:80,或约70:30-约30:70。 N--甲基-间-苯二甲胺(MM-MXDA)也可作为另一种多官能胺存在于这些胺组合物中。因 此,在本发明范围内,胺组合物可含DM-MXDA、MM-MXDA和长链取代酚醛胺。或者,胺组合物 可含 DM-MXDA、MM-MXDA 和 MXDA ;或 DM-MXDA、MM-MXDA 和 1,3-BAC ;或 DM-MXDA、MM-MXDA 和 MPCA0
[0032] 还根据本发明的另一方面,胺含: (i) N, Ν' -二甲基-间-苯二甲胺(DM-MXDA); (ii) 至少一种具有3个或更多个活性胺氢的多官能胺;和 (iii) 任选至少一种增塑剂或溶剂。 在本发明该方面的实施方案中,涉及最终用途例如涂料、土木工程应用等的胺组合物 含至少一种增塑剂或溶剂。
[0033] 一般而言,在该胺组合物中,DM-MXDA与至少一种多官能胺的重量比为约95:5-约 5:95,例如约 90:10-约 10:90。约 80:20-约 20:80 或约 70:30-约 30:70 的 DM-MXDA 与至 少一种多官能胺的重量比可用于本发明的其它方面。用于涂料和土木工程应用的胺组合物 可用N--甲基-间-苯二甲胺(MM-MXDA)作为至少一种多官能胺。例如,一种这样的组合 物含DM-MXDA、MM-MXDA、至少一种具有3个或更多个活性胺氢的其它多官能胺和至少一种 增塑剂或溶剂。 胺-环氧树脂组合物
[0034] 本发明公开了含Ν,Ν' -二甲基-间-苯二甲胺(DM-MXDA)的胺-环氧树脂组合物, 和制备这些组合物的方法。这些胺-环氧树脂组合物可含以上部分提供的任何前述胺组合 物和环氧树脂组分,该环氧树脂组分含至少一种多官能环氧树脂。例如,胺-环氧树脂组合 物可含: (a) 胺组合物,该组合物包含: (i) DM-MXDA ;和 (ii) 至少一种多官能胺,该多官能胺选自芳烃胺;芳胺;脂肪胺、脂环胺、芳烃胺或芳 胺的曼尼希碱衍生物;脂肪胺、脂环胺、芳烃胺或芳胺的聚酰胺衍生物;脂肪胺、脂环胺、芳 烃胺或芳胺的酰胺基胺衍生物;和脂肪胺、脂环胺、芳烃胺或芳胺的胺加成衍生物;或其任 何组合;和 (b) 含至少一种多官能环氧树脂的环氧树脂组分。
[0035] 在本发明的另一方面,胺-环氧树脂组合物含: (a) 胺组合物,该组合物包含: (i) DM-MXDA ;和 (ii) 至少一种具有3个或更多个活性胺氢的多官能胺;其中DM-MXDA与所述至少一种 多官能胺的重量比为约65:35-约1:99 ;和 (b) 含至少一种多官能环氧树脂的环氧树脂组分。
[0036] 在本发明的又另一方面,胺-环氧树脂组合物含: (a)胺组合物,该组合物包含: (i) DM-MXDA ;和 (ii) 至少一种多官能胺,该多官能胺选自长链取代酚醛胺;间-苯二甲胺(MXDA); 1,3-二(氨基甲基)环己烷(1,3-BAC);和亚甲基桥连聚(环己基-芳族基团)胺混合物 (MPCA);或其任何组合;和 (b)含至少一种多官能环氧树脂的环氧树脂组分。
[0037] 在再一方面,本发明考虑使这些胺-环氧树脂组合物固化的方法。本发明不限于 使这些胺-环氧树脂组合物固化的任何特定温度和湿度条件,也不限于任何特定的固化时 间。但是,本文中公开的胺-环氧树脂组合物可在室温和低于室温即低于或等于约23-25? 的温度下固化。在另一方面,胺-环氧树脂组合物可在低于或等于约5°C温度下固化。与常 规胺-环氧树脂组合物相比,本发明胺-环氧树脂组合物提供在或低于室温的温度下提高 的固化速度,包括小于或等于约5°C的温度。
[0038] 本发明还考虑通过将本发明胺-环氧树脂组合物固化得到的组合物和含这些组 合物的制品。此类制品可包括但不限于涂料、构造产品、地板材料产品、复合材料产品等。例 如,制品可以是涂覆至金属或水泥基体上的涂料。一般而言,由本发明胺-环氧树脂组合物 制备的涂料在约5°C和更低温度下迅速固化,得到具有良好外观、挠性和隔离特性的涂料。 可将其它组分或添加剂和本发明组合物一起使用,得到各种制品。
[0039] 本发明还提供制备胺-环氧树脂组合物的方法。一种这样的方法包括: (a) 形成胺组合物,该胺组合物含DM-MXDA和至少一种多官能胺;和 (b) 按环氧树脂组分中环氧基团与胺组合物中胺氢的化学计量比为约5:1-约1:1. 5, 使胺组合物与含至少一种多官能环氧树脂的环氧树脂组分接触。
[0040] 根据本文中公开的胺-环氧树脂组合物和制备胺-环氧树脂组合物的方法,环氧 树脂组分中环氧基团与胺组合物中胺氢的化学计量比通常为约5:1-约1:1. 5。还在某些方 面,环氧树脂组分中环氧基团与胺组合物中胺氢的化学计量比为约2:1_约1:1. 2。例如,该 化学计量比可为约1.8:1-约1:1. 1,或约1.6:1-约1:1。这些化学计量比基于相应胺和环 氧树脂组分的总量。例如,如果胺组合物含65份(重量)DM-MXDA和35份(重量)多官能 胺,用DM-MXDA和多官能胺中胺氢总量确定化学计量比。
[0041] 另外,在本发明组合物中,所有可能的组分在室温下为液体可能有利。即DM-MXDA、 至少一种多官能胺化合物和至少一种多官能环氧树脂化合物在室温下可均为液体。在本发 明公开中,室温或环境温度为约23-25°C。
[0042] 根据本发明的另一方面,提供涉及最终用途例如涂料、土木工程应用等的胺-环 氧树脂组合物。这种胺-环氧树脂组合物含: (a) 胺组合物,该组合物包含: (i) DM-MXDA ; (ii) 至少一种具有3个或更多个活性胺氢的多官能胺;和 (iii) 至少一种增塑剂或溶剂;和 (b) 含至少一种多官能环氧树脂的环氧树脂组分。
[0043] 另外,本发明考虑使该胺-环氧树脂组合物固化的方法。至于以上公开的胺-环 氧树脂组合物,用于该胺-环氧树脂组合物的固化条件不限于任何特定温度、湿度或固化 时间。例如,可在低于或等于约23-25°C或低于或等于约5°C的温度下,使该胺-环氧树脂 组合物固化。通过使胺-环氧树脂组合物固化得到的涂料和土木工程产品也在本发明范围 内。通常,本发明涂料涂覆在金属或水泥基体上。
[0044] 在本文中公开了固化的胺-环氧树脂涂料的制备方法。用于制备本发明固化的 胺-环氧树脂涂料的一种这样的方法包括: (a) 使含至少一种多官能环氧树脂的环氧树脂组分与用于涂料应用的胺组合物接触, 形成胺-环氧树脂涂料组合物; (b) 由胺-环氧树脂涂料组合物形成未固化的涂料;和 (C)使未固化的涂料固化,形成固化胺-环氧树脂涂料; 其中用于涂料应用的胺组合物含: (i) DM-MXDA ;和 (ii) 至少一种具有3个或更多个活性胺氢的多官能胺。
[0045] 按照该方法,用于涂料应用的胺组合物还可含至少一种增塑剂或溶剂。合适的增 塑剂或溶剂的示例性实例包括但不限于苯甲醇、正丁醇、二甲苯、甲乙酮、壬基酚、十二烷基 酚、腰果酚、邻苯二甲酸酯等或其组合。
[0046] 对于以上提供的胺-环氧树脂涂料组合物和制备固化胺-环氧树脂涂料的方法, 环氧树脂组分中环氧基团与胺涂料组合物中胺氢的化学计量比通常为约5:1-约1:1. 5。通 常,环氧树脂组分中环氧基团与胺涂料组合物中胺氢的化学计量比在约2:1-约1:1. 2的较 窄范围内。 合成DM-MXDA和有关胺
[0047] 可通过本领域中已知的任何方法,制备可用于本文中公开的胺组合物和胺-环氧 树脂组合物的Ν,Ν'-二甲基-间-苯二甲胺(DM-MXDA)和其它胺。但是,本发明还提供改进 的合成胺例如DM-MXDA和那些结构类似的胺的方法。一般而言,该方法涉及两个阶段。第 一阶段为二氰基苯化合物与甲胺或乙胺之间的反应。第二阶段为氢化反应。可用该方法制 备具有下式的胺化合物:
[0048] 在本发明的一个方面,制备具有式(I)的胺的方法包括: (a) 在氢气和催化剂的存在下,在约100-约500psi氢气压下,使具有下式的化合物:
与甲胺或乙胺接触,形成至少一种中间体产物;和 (b) 在氢化催化剂的存在下,在约400-约1500psi的氢气压下,使所述至少一种中间体 产物与氢气接触,形成具有式(I)的胺; 其中: Ra为甲基或乙基; Rb为甲基、乙基或氢; 每次出现时,Re独立选自直链或支链C ^C18烷基、直链或支链C ^C18烯基、直链或支链 C1-C18烷氧基,和直链或支链C ^C18烷氧基烷基;且 X 为 0、1、2、3 或 4。
[0049] 式(I)和(II)未设计显示不同部分的立体化学或异构定位(例如这些式将不会 显示顺或反式异构体),尽管考虑此类化合物且包括在这些式中。在式(I)中,Ra为甲基或 乙基,而Rb为甲基、乙基或氢。在式⑴和(II)中,整数X为〇、1、2、3或4。例如,当X等 于〇时,式(II)化合物可为1,3-二氰基苯。式(II)中氰基的所有异构(邻、间和对)位 置可被使用,且在本发明范围内。在本发明的一个方面,整数X可等于〇。
[0050] 当X不等于0时,Re独立选自直链或支链C ^C18烷基、烯基、烷氧基或烷氧基烷基。 除另有说明外,本文中所述烷基、烯基、烷氧基或烷氧基烷基将包括给出部分的所有直链或 支链结构异构体,例如所有对映体和所有非对映体包括在该定义中。作为实例,除另有说明 外,术语丙基表示包括正丙基和异丙基,而术语丁基表示包括正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁 基等。例如,辛基异构体的非限制性实例包括2-乙基己基和新辛基。可用于本发明的烷基 的合适实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二 烷基(docedyl)等。其它烷基例如C14烷基、C 15烷基、C 16烷基、C 18烷基等也可在本发明中 使用。在式⑴和(II)中,#可为烯基,其实例包括但不限于乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯 基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基等,和C14烯基、C 15烯基、C 16烯基或C 18烯基。具 有最高达18个碳原子的烷氧基在本发明范围内。合适的烷氧基的示例性和非限制性实例 包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等。烷氧基烷基又称为醚基,其实例包括但不限于甲氧 基甲基、甲氧基乙基、甲氧基丙基、甲氧基丁基、乙氧基甲基、乙氧基乙基、乙氧基丙基、乙氧 基丁基、丙氧基甲基、丙氧基乙基、丙氧基丙基、丙氧基丁基、丁氧基甲基、丁氧基乙基、丁氧 基丙基、丁氧基丁基等。如本文中所述,直链或支链
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