一種中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯的制備方法及應用技術

本發明專利技術公開了一種中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯的制備方法及應用，制備方法為：（1）將中空玻璃微珠浸漬于堿溶液中，攪拌反應后過濾、清洗得到羥基化中空玻璃微珠；（2）將羥基化中空玻璃微珠加入溶劑中，并加入氨基硅烷偶聯劑，75~85℃下反應3~5h；（3）降溫至35~45℃，滴加馬來酸烷基酯和N烷基馬來酰亞胺，升溫至55~80℃反應10~30h后加入環氧基硅烷偶聯劑，60~80℃下反應2~4h，脫除溶劑后得到中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯。本發明專利技術將聚天門冬氨酸酯修飾在中空玻璃微珠表面，將其用于PAE聚脲涂料中，涂層不易產生氣泡，且能有效提高涂層的力學性能、耐候性、隔音性及防滑性等使用性能。隔音性及防滑性等使用性能。

【技術實現步驟摘要】
一種中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯的制備方法及應用


[0001]本專利技術涉及聚合物和高分子涂料領域，尤其是涉及一種中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯的制備方法及應用。

技術介紹

[0002]聚天門冬氨酸酯樹脂是一類特殊的位阻型仲胺類化合物，其空間位阻和誘導效應共同作用，使仲胺與
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NCO反應時的活性降低，相比傳統的聚脲材料，具有更長的施工時間、更高的漆膜附著力。聚天門冬氨酸酯樹脂搭配脂肪族異氰酸酯固化劑，制備成的聚天門冬氨酸酯聚脲(PAE聚脲)涂料具備優異的力學性能及耐老化性能，相比一般的羥基樹脂和環氧樹脂，具有更優異的干燥速度。
[0003]現有技術中的聚天門冬氨酸酯一般通過馬來酸二烷基酯與脂肪伯胺類反應得到，例如，在中國專利文獻上公開的“一種新結構的天門冬氨酸酯樹脂及聚脲涂料其制備方法、應用”，其公開號CN109912442A，該天門冬氨酸酯樹脂使用不飽和二元羧酸酯和不飽和單羧酸酯與伯氨基化合物之間進行邁克爾加成反應，其中不飽和二元羧酸酯為馬來酸二烷基酯或富馬酸二烷基酯；不飽和單羧酸酯為丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。
[0004]然而使用現有技術中的聚天門冬氨酸酯制得的PAE聚脲涂料施工時涂層中易產生氣泡，且固化后的涂層力學性能、耐候性及保溫隔熱性能不佳，不利于涂料的使用。

技術實現思路

[0005]本專利技術是為了克服使用現有技術中的聚天門冬氨酸酯制得的PAE聚脲涂料施工時涂層中易產生氣泡，且固化后的涂層力學性能、耐候性及保溫隔熱性能不佳的問題，提供一種中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯的制備方法及應用，將聚天門冬氨酸酯修飾在中空玻璃微珠表面得到中空玻璃微珠改性的聚天門冬氨酸酯，將其用于PAE聚脲涂料中，涂層不易產生氣泡，且能有效提高涂層的力學性能、耐候性、保溫隔熱性及防滑性等使用性能。
[0006]為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯的制備方法，包括如下步驟：(1)將中空玻璃微珠浸漬于堿溶液中，攪拌反應后過濾、清洗得到羥基化中空玻璃微珠；(2)將羥基化中空玻璃微珠加入溶劑中，分散均勻后加入氨基硅烷偶聯劑，75～85℃下反應3～5h；(3)將步驟(2)反應后的體系降溫至35～45℃，向其中滴加馬來酸烷基酯和N烷基馬來酰亞胺，升溫至55～80℃反應10～30h后加入環氧基硅烷偶聯劑，60～80℃下反應2～4h，脫除溶劑后得到所述中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯。
[0007]中空玻璃微珠具有重量輕、體積大，導熱系數低，抗壓強度高、吸油率低、耐高溫、抗收縮和耐磨、化學穩定性高等特點，將其加入PAE聚脲涂料中，有利于提高涂層的力學性能、耐候性、保溫隔熱性、防滑性等使用性能，同時其中空性能還能賦予涂層良好的隔音性；
但將中空玻璃微珠直接與聚天門冬氨酸酯和異氰酸酯固化劑混合時，無機的中空玻璃微珠與有機體系間的相容性差，嚴重影響了涂層力學性能的提升。
[0008]因此，本專利技術通過化學反應將聚天門冬氨酸酯修飾在中空玻璃微珠表面，得到中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯，有效提升了中空玻璃微珠與聚天門冬氨酸酯的相容性；本專利技術中的中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯制備過程中，先通過步驟(1)，利用中空玻璃微珠與堿溶液的反應在中空玻璃微珠表面修飾羥基，得到羥基化中空玻璃微珠；然后通過步驟(2)，利用氨基硅烷偶聯劑水解后生成的Si
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OH與羥基化中空玻璃微珠表面的羥基反應，將氨基硅烷偶聯劑修飾在中空玻璃微珠表面，得到表面氨基化的中空玻璃微珠；再通過步驟(3)，利用中空玻璃微珠表面的氨基與馬來酸烷基酯和N烷基馬來酰亞胺反應，在中空玻璃微珠表面修飾上聚天門冬氨酸酯。
[0009]將本專利技術制得的中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯與異氰酸酯固化劑混合后制成PAE聚脲涂料，可有效提高涂層的力學性能、耐磨性及耐候性，從而提高了涂層的使用壽命，同時還能提高涂層的隔音性、防滑性等使用性能；并且，本專利技術制得的中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯酸值低，與異氰酸酯固化劑混合后制成的PAE聚脲涂料在施工過程中不易產生氣泡，進一步提升了涂層的力學性能；同時，本專利技術還在中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯中引入馬來酰亞胺基團，進一步提升了涂層的強度和耐磨性；本專利技術還在步驟(3)中加入環氧基硅烷偶聯劑，可以增加涂層與基材的附著力，同時降低產物中伯胺含量，延長了涂料的使用操作時間。
[0010]作為優選，步驟(1)中所述的中空玻璃微珠的粒徑為10～65μm。
[0011]作為優選，步驟(1)所述的堿溶液為KOH溶液或NaOH溶液；堿溶液的質量濃度為2～30％；步驟(1)中的攪拌反應時間為8～30h。堿溶液濃度過低，羥基化能力較差，無法有效在中空玻璃微珠表面修飾足夠的羥基；而堿溶液濃度過高則會造成中空玻璃微珠腐蝕，降低中空玻璃微珠強度和成品率，影響產品性能。
[0012]作為優選，步驟(2)中所述的氨基硅烷偶聯劑選自3
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氨丙基二甲氧基甲基硅烷、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、γ
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氨丙基三甲氧基硅烷、γ
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氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一種或多種；加入的氨基硅烷偶聯劑與羥基化中空玻璃微珠的質量比為10:2～10。
[0013]作為優選，步驟(2)中所述的溶劑選自乙酸丁酯、乙酸乙酯、二甲苯中的一種或多種。
[0014]作為優選，步驟(3)中所述的馬來酸烷基酯選自馬來酸二乙酯、馬來酸二甲酯、馬來酸二異丙酯、馬來酸二丁酯中的一種或多種；所述的N烷基馬來酰亞胺為N
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甲基馬來酰亞胺和/或N
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乙基馬來酰亞胺。
[0015]作為優選，步驟(3)中加入的馬來酸烷基酯和N烷基馬來酰亞胺的總物質的量與步驟(2)中加入的氨基硅烷偶聯劑的物質的量之比為1:0.95～1；馬來酸烷基酯和N烷基馬來酰亞胺的物質的量之比為4:1～2。
[0016]本專利技術通過控制中空玻璃微珠與其表面修飾的聚天門冬氨酸酯的質量，使最終得到的涂層在具有良好的剛性的同時具有一定彈性；中空玻璃微珠的質量過高，會導致剛性過高、涂料粘度過高無法施工，過少又會導致硬度不足、保溫隔音效果差。同時，本專利技術通過控制加入的馬來酸烷基酯或N烷基馬來酰亞胺的質量，使涂層在具有良好的強度和耐磨性的同時具有較好的色澤和外觀。
[0017]作為優選，步驟(3)中所述的環氧基硅烷偶聯劑選自γ
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縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3
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縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、γ
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縮水甘油基丙基甲基二甲氧基硅烷、3
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縮水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅、2
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(3,4
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環氧環己烷基)乙基三甲氧基硅烷中的一種或多種；環氧基硅烷偶聯劑的添加量為步驟(3)反應物總質量的0.1～0.5％。
[0018]本專利技術還提供了一種使用上述方法制得的中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯在PAE聚脲涂料中的應用。
[0019]本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯的制備方法，其特征是，包括如下步驟：（1）將中空玻璃微珠浸漬于堿溶液中，攪拌反應后過濾、清洗得到羥基化中空玻璃微珠；（2）將羥基化中空玻璃微珠加入溶劑中，分散均勻后加入氨基硅烷偶聯劑，75~85℃下反應3~5h；（3）將步驟（2）反應后的體系降溫至35~45℃，向其中滴加馬來酸烷基酯和N烷基馬來酰亞胺，升溫至55~80℃反應10~30h后加入環氧基硅烷偶聯劑，60~80℃下反應2~4h，脫除溶劑后得到所述中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯。2.根據權利要求1所述的一種中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯的制備方法，其特征是，步驟（1）中所述的中空玻璃微珠的粒徑為10~65μm。3.根據權利要求1所述的一種中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯的制備方法，其特征是，步驟（1）所述的堿溶液為KOH溶液或NaOH溶液；堿溶液的質量濃度為2~30%，步驟（1）中的攪拌反應時間為8~30h。4.根據權利要求1所述的一種中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯的制備方法，其特征是，步驟（2）中所述的氨基硅烷偶聯劑選自3
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氨丙基二甲氧基甲基硅烷、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、γ
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氨丙基三甲氧基硅烷、γ
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氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一種或多種；加入的氨基硅烷偶聯劑與羥基化中空玻璃微珠的質量比為10:2~10。5.根據權利要求1或4所述的一種中空玻璃微珠改性聚天門冬氨酸酯的制備方法，其特征是，步驟（2）中所述的溶劑選自乙酸丁酯、乙酸乙酯、二甲苯中的一種或多種。6.根據權利要求1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：盧鵬飛，姜山，
申請(專利權)人：浙江艾特普科技有限公司，
類型：發明
國別省市：