[发明专利]一种甘脲树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交联剂及其制备方法，特别是涉及一种甘脲树脂及其制备方法。

背景技术

甘脲树脂是一种新型高性能的涂料用交联剂，属于单体型的高烷基化氨基树脂。甘脲树脂可用于高固体分涂料和水性涂料及溶剂型涂料，能与短油醇酸树脂及其他多种树脂混溶，其保色性和耐盐雾性优于普通的三聚氰胺树脂，最大的优点是用酸固化剂可以降低固化温度，烘烤时甲醛挥发量少。

甘脲树脂一般由甘脲为原料，在pH=9-11的碱性条件下与甲醛反应，生成四羟甲基甘脲，再用低分子醇（如甲醇）与四羟甲基甘脲在强酸的条件下发生脱水缩合反应生成烷氧基甲基甘脲树脂（如四甲氧甲基甘脲）。通过调节低分子醇的添加量，可以合成不同醚化程度的甘脲树脂，如二甲氧基甲基二乙氧基甲基甘脲（MEGU），四甲氧甲基甘脲（TMMGU），四丁氧基甲基甘脲（TBGU）。MEGU既溶于水，也溶于有机溶剂，可配制固体含量很高的水性涂料，且耐腐蚀性好，对钢材附着力强。TBGU不溶于水而溶于有机溶剂，与丙烯酸水性树脂配合，经乳化制漆，其光泽及耐人工老化性均优于甲醚化的三聚氰胺甲醛树脂。TMMGU在pH值大于4时水解不易进行，在pH值小于3时，水解非常迅速，可在粉末涂料中使用。

现有技术文献，特别地，《合成四甲氧甲基甘脲工艺条件的研究》（刘爱花，《太原理工大学学报》第42卷第4期2011年7月，387-391）介绍，四甲氧甲基甘脲是一种新型粉末涂料的交联剂，它能够和含有羟基、羧基、酰胺基、氨基甲酸等官能团的聚合物反应交联而固化，因此它特别适合于室外型耐久粉末涂料的制备。该四甲氧甲基甘脲的制备方法是，首先，通过碱催化把甘脲和多聚甲醛缩合成四羟甲基甘脲中间体，然后再与过量的甲醇在酸性条件，使甲醇与四个羟基进行脱水缩合反应，最终生成四甲氧甲基甘脲。此方法工艺简单，操作方便，成本低，纯度高，环境污染小。

甘脲树脂作为一种交联剂，它的固化机理是在高温的条件下，烷氧基和羟基等与基体树脂上的羟基、羧基、酰胺基等基团发生共缩聚反应而交联固化。甘脲树脂上的烷氧基和羟基的总数量（即官能度）决定了其参与交联的最大限度。而在现有技术中，一般的甘脲树脂由甘脲和甲醛反应得到的官能度为四，由于官能度较低，导致交联能力较弱。若要提高甘脲树脂的交联能力，则需要提高其官能度。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明要解决的技术问题是针对现有技术中一般的甘脲树脂官能度为四导致的交联能力较弱的不足，提供一种新的甘脲树脂及其制备方法，该甘脲树脂由原来的四官能度提高到八官能度，从而有效提高其作为交联剂的交联固化能力。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：由甘脲与羟基乙醛在碱性条件下反应得到八官能度的羟基化甘脲，再在强酸条件下与甲醇发生醚化反应得到八官能度的甲醇醚化甘脲树脂。该八官能度的甲醚化甘脲树脂分子式如下：

本发明甘脲树脂的制备方法包括如下特征步骤：

步骤1：在反应瓶中加入水和羟基乙醛，用碱调节至pH>7，加入甘脲，加热至30～70℃，反应1～10小时；

步骤2：将水分完全蒸出，然后加入甲醇，再用酸调节至pH<7，在30～80℃反应1～10小时。

优选地，在步骤2完成后，进行步骤3：用碱调节pH至在5.5和7.5之间，将水分完全蒸出。

优选地，步骤2和/或步骤3中所述水分蒸发的过程是在负压下完成的。

洗涤，干燥后即得该甲醇醚化甘脲树脂。

与现有技术相比，本发明的甲醇醚化甘脲树脂相比原来一般的甘脲树脂提高了四个官能度，大大增加了甘脲树脂的可交联数，可显著提高甘脲树脂作为交联剂的交联效率。另外，本发明的甲醇醚化甘脲树脂的制备方法操作工艺简单、合成温度低，将反应产物用少量水洗可除去调节pH值所引入的盐，从而提高了产品的纯度。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

在反应瓶中加入水和羟基乙醛，用碱调节至pH=8，加入甘脲，加热至30℃，反应10小时；在将水分完全蒸出，然后加入甲醇，再用酸调节至pH=1，在30℃反应10小时；用碱调节至pH=6.0，在将水分完全蒸出，然后用少量水洗产品，干燥后即得本发明的甲醇醚化甘脲树脂。

实施例2：