[发明专利]低聚‑N,N‑双(3‑氨丙基)甲胺作为环氧树脂的固化剂的用途

说明书

本发明涉及低聚-N,N-双(3-氨丙基)甲胺(polyBAPMA)作为环氧树脂的硬化剂的用途，以及包含一种或多种环氧树脂和polyBAPMA的可固化组合物。本发明进一步涉及可固化组合物的固化以及通过可固化组合物固化得到的固化环氧树脂。

环氧树脂是熟知的，并且由于它们的韧性、挠性、附着力和耐化学品性，用作表面涂覆用材料、用作粘合剂以及用于模塑和层压方法。特别是，环氧树脂用于生产碳纤维补强或玻璃纤维补强复合材料。

环氧材料为聚醚并且可例如通过表氯醇与二醇缩合而制备，二醇的实例为芳族二醇，例如双酚A。这些环氧树脂然后借助与硬化剂，通常多胺反应而固化。

例如，具有两个氨基的氨基化合物可用于借助加聚反应(链延长)将具有至少2个环氧基的环氧化合物固化。具有高反应性的氨基化合物通常仅在所需固化以前简短地加入。这类体系因此成为双组分(2C)体系。

胺类硬化剂原则上根据其化学结构分成脂族、脂环族和芳族类。另一可能的分类使用氨基的取代度，氨基可以为伯、仲或叔。然而，对于叔胺，要求环氧树脂的催化固化机制，而在仲和伯胺的情况下，认为聚合物网络的构成基于化学计量固化反应。

一般性地显示，在伯胺硬化剂内，脂族胺显示出环氧固化中最高的反应性。脂环族胺通常稍微较慢地反应，而芳族胺(其中氨基与芳环的碳原子直接键合的胺)显示出目前为止最低的反应性。

在环氧树脂的硬化期间利用这些已知的反应性差以容许根据要求调整有效加工时间和硬化环氧树脂的机械性能。

具有例如≤10分钟的固化时间的快速硬化体系，例如粘合剂、地板涂料和某些树脂传递模塑(RTM)应用通常使用短链脂族胺，而生产大表面积复合材料要求较长的适用期以实现模具的均匀填充并且确保增强纤维的适当浸渍。此处所用材料主要是脂环族胺，例如异佛尔酮二胺(IPDA)、4,4'-二氨基二环己基甲烷(dicykan)、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二环己基甲烷(dimethyldicykan)、氢化双苯胺A(2,2-二(4-氨基环己基)丙烷)、氢化甲苯二胺(例如2,4-二氨基-1-甲基环己烷或2,6-二氨基-1-甲基环己烷)、1,3-双(氨甲基)环己烷(1,3-BAC)。仍更长的硬化时间可通过使用芳族多胺，例如苯二胺(邻、间或对)、双苯胺A、甲苯二胺(例如2,4-甲苯二胺或2,6-甲苯二胺)、二氨基二苯基甲烷(DDM)、二氨基二苯砜(DDS)、2,4-二氨基-3,5-二乙基甲苯或2,6-二氨基-3,5-二乙基甲苯(DETDA 80)实现。

特别是对于地板涂料中的使用，要求提供给环氧树脂甚至在室温下的快速硬化而不具有过高的初始粘度，并且产生具有有利机械性能的涂料的硬化剂。优选涂料在仅仅几小时内实现早期防水性。

这些应用通常使用硬化剂，例如三亚乙基四胺(TETA)或聚醚胺D-230(具有平均分子量230的基于聚丙二醇的二官能伯聚醚胺；D230)。这些硬化剂具有相当高挥发度的特定缺点，这可在加工期间以及随后在与环氧树脂不完全反应的情况下导致不利影响。

具有与TETA或D230的那些一样有利的性能，但具有较低挥发度的胺类硬化剂对环氧树脂而言是理想的。

因此，可认为本发明基于这一目的：提供用于环氧树脂的快速固化胺类硬化剂，所述硬化剂可提供可固化环氧树脂组合物的相当低的初始粘度和固化环氧树脂的良好结构性能(例如玻璃化转变温度(Tg)、挠性、断裂伸长和肖氏D硬度)，同时具有相当低的挥发度。该硬化剂还应当优选在相当短时间内提供硬化环氧树脂的早期防水性。

因此，本发明提供低聚-N,N-双(3-氨丙基)甲胺(polyBAPMA)作为环氧树脂的硬化剂的用途，以及包含树脂组分和硬化剂组分的可固化组合物，其中树脂组分包含一种或多种环氧树脂，且硬化剂组分包含polyBAPMA。

本发明polyBAPMA平均每分子具有至少9个伯、仲或叔氨基形式的N。