多元固化助剂及其在多元固化环氧树脂方面的应用的制作方法

文档序号:11625818阅读:144来源:国知局

本发明涉及环氧树脂技术领域,特别是涉及一种多元固化助剂及其在多元固化环氧树脂方面的应用。



背景技术:

传统的环氧树脂固化机理是基于端环氧基官能团的反应,主要有(1)加成聚合型固化,其固化剂品种有:多元胺、改性多元胺、酸酐、高分子预聚物;(2)催化聚合性固化,其固化剂品种有:阴离子聚合型固化剂(叔胺、咪唑等)、阳离子聚合型固化剂(bf3络合物等)。虽然环氧树脂具有很多优异的性能,但总有一些不尽人意的方面。诸如要求高的耐热性、高强度与韧性、好的施工性与环保性、好的综合技术经济性、一些特殊材料(如聚烯烃、芳香族聚酰胺等)的粘结性等。

此外,在一些要求低粘度的环氧树脂领域,主要是采取添加稀释剂的方法来解决。而传统的环氧树脂稀释剂包括含环氧基官能团的活性稀释剂(可参与固化反应)和不含环氧基官能团的非活性稀释剂(相当于溶剂,不参与固化反应)。不含环氧基官能团的非活性稀释剂稀释效果较好,但毒性较大且影响环境,残留非活性稀释剂还严重影响固化物的性能。含环氧基官能团的活性稀释剂则气味大,带入固化体系的有机氯含量高。



技术实现要素:

基于此,有必要针对背景技术中存在的问题,提供一种多元固化助剂,该多元固化助剂用于多元固化环氧树脂,在不改变传统的端环氧基官能团反应固化方式的同时,引入可反应的醛基官能团和不饱和官能团中的至少一种作为环氧基官能团之外的反应基团,并提供条件使其反应固化,使环氧树脂固化物产生一种互穿网络结构,从而提高其固化物的耐热性、强度与韧性、粘结性及耐老化性等,并且还可作为非环氧基活性稀释剂,大幅降低由于添加环氧基稀释剂而引入的高有机氯含量。

一种多元固化助剂,由以下质量份数的组分复配而成:

沸点在110℃以上的醛类化合物及不饱和官能团类化合物中的至少一种59~99.9份;

环氧基活性稀释剂0~40份;

消泡剂0.1~1.0份。

在其中一个实施例中,所述沸点在110℃以上的醛类化合物选自高碳脂肪醛化合物、芳香醛化合物、脂环醛化合物、脂肪醛的低聚物、杂环醛化合物及萜烯醛化合物中的至少一种。

在其中一个实施例中,所述不饱和官能团类化合物选自不饱和酸的酯类化合物、不饱和醇的酯类化合物及沸点在100℃以上的不饱和烃类化合物中的至少一种。

在其中一个实施例中,所述不饱和酸的酯类化合物选自丙烯酸的酯类化合物、甲基丙烯酸的酯类化合物、马来酸的酯类化合物、富马酸的酯类化合物、桐油酸的酯类化合物及亚麻油酸的酯类化合物中的至少一种。

在其中一个实施例中,所述不饱和醇的酯类化合物选自烯丙醇的酯类化合物及糠醇的酯类化合物中的至少一种。

在其中一个实施例中,所述沸点在100℃以上的不饱和烃类化合物选自丁二烯低聚物、异戊二烯低聚物及多乙烯基苯中的至少一种。

在其中一个实施例中,所述消泡剂选自磷酸三丁酯、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正辛醇及异辛醇中的至少一种。

上述多元固化助剂在多元固化环氧树脂方面的应用。

上述多元固化助剂用于多元固化环氧树脂,在不改变传统的端环氧基官能团反应固化方式的同时,引入可反应的醛基官能团和不饱和官能团中的至少一种作为环氧基官能团之外的反应基团,并提供条件使其反应固化,使环氧树脂固化物产生一种互穿网络结构,从而提高其固化物的耐热性、强度与韧性、粘结性及耐老化性等,并且还可作为非环氧基活性稀释剂,大幅降低由于添加环氧基稀释剂而引入的高有机氯含量。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

一种多元固化助剂,由59~99.9质量份的沸点在110℃以上的醛类化合物及不饱和官能团类化合物中的至少一种、0~40质量份的环氧基活性稀释剂和0.1~1.0质量份的消泡剂复配而成。

其中,沸点在110℃以上的醛类化合物选自高碳脂肪醛化合物、芳香醛化合物、脂环醛化合物、脂肪醛的低聚物、杂环醛化合物及萜烯醛化合物中的至少一种。

不饱和官能团类化合物选自不饱和酸的酯类化合物、不饱和醇的酯类化合物及沸点在100℃以上的不饱和烃类化合物中的至少一种。

优选的,上述不饱和酸的酯类化合物选自丙烯酸的酯类化合物(例如丙烯酸辛酯、丙烯酸环己酯等)、甲基丙烯酸的酯类化合物(例如甲基丙烯酸苄酯等)、马来酸的酯类化合物(例如马来酸二丁酯等)、富马酸的酯类化合物、桐油酸的酯类化合物及亚麻油酸的酯类化合物中的至少一种。

上述不饱和醇的酯类化合物选自烯丙醇的酯类化合物及糠醇的酯类化合物中的至少一种。

上述沸点在100℃以上的不饱和烃类化合物选自丁二烯低聚物、异戊二烯低聚物及多乙烯基苯中的至少一种。

优选的,上述消泡剂选自磷酸三丁酯、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正辛醇及异辛醇中的至少一种。

上述多元固化助剂,选取沸点在110℃以上的醛类化合物及不饱和官能团类化合物中的至少一种,在保留原环氧基官能团固化的同时,可提供醛基官能团及不饱和基官能团中的至少一种固化功能。

其中,选取沸点在110℃以上的醛类化合物,其醛基官能团具有反应活性高且具备多种反应活性的特性,因此,可与环氧树脂体系中的羟基、活泼胺基或酸酐等基团或苯环上的活性点进行缩合及加成反应而产生交联,增加新的固化方式。

而选取不饱和官能团类化合物,则可利用不饱和官能团类化合物的自身交联,或与环氧树脂体系中的不饱和基团(主要来源于固化剂或改性环氧树脂)反应,增加新的固化方式。

此外,选取沸点在110℃以上的醛类化合物,避免了其在环氧树脂固化过程中挥发而影响环境。

上述多元固化助剂在多元固化环氧树脂方面的应用:(1)在不改变传统的环氧树脂的固化方式,即端环氧基官能团反应固化方式的同时,引入可反应的醛基官能团(-cho)和不饱和官能团(-ch2=ch2-)中的至少一种作为环氧基官能团之外的反应基团,并提供条件使其反应固化,使环氧树脂固化物产生一种互穿网络结构,从而提高其固化物的耐热性、强度与韧性、粘结性及耐老化性等。(2)作为非环氧基活性稀释剂,大幅降低由于添加环氧基稀释剂而引入的高有机氯含量。

以下为具体实施例。

实施例1:多元固化助剂用于碳纤维拉挤料

将10g苯甲醛、10g丙烯酸辛酯、40g丙烯酸环己酯、20g甲基丙烯酸苄酯、10g三缩丙二醇二丙烯酸酯、50g三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、10g邻苯二甲酸二烯丙酯、30g季戊四醇四丙烯酸酯、10g二乙烯基苯、9.8g苄基缩水甘油醚和0.2g磷酸三丁酯复配,得到多元固化助剂。

将80g双酚a型环氧树脂和20g安息香双甲醚混合均匀,得到引发剂。

将700g双酚a型环氧树脂和300g上述多元固化助剂混合,得到多元固化环氧树脂。

将90g上述多元固化环氧树脂、10g上述引发剂、50g甲基四氢苯酐和1gn,n-二甲基苄胺混合均匀,用于碳纤维拉挤浸胶,经常温紫外光固化2分钟,再加热至110℃~150℃固化18分钟,固化物外表光滑圆润,表面无熔滴现象,刚性好、韧性好、与碳纤维的粘结性很好。

实施例2:多元固化用于无溶剂漆

将10g呋喃甲醛、25g丙烯酸辛酯、30g丙烯酸环己酯、15g甲基丙烯酸苄酯、30g三缩丙二醇二丙烯酸酯、30g三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯、10g桐油酸酯、30g马来酸二丁酯、19.7g苄基缩水甘油醚和0.3g磷酸三丁酯混合均匀,得到多元固化助剂。

将80g双酚a型环氧树脂和20g过氧化月桂酰混合均匀,得到引发剂。

将500g双酚a型环氧树脂、200g环氧双丙烯酸酯、300g多元固化助剂混合均匀,得到多元固化环氧树脂。

将100g上述多元固化环氧树脂、10g上述引发剂、1g2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和10gn-氨乙基哌嗪混合均匀,用于木竹等材料表面上光清漆,20℃~30℃自然条件下固化10小时,50℃~90℃固化2小时,流平性很好、表面硬度很好、亮度很好、透明性很好、附着性也很好,更具价值的是环保型也很好。

实施例3:上述多元固化助剂用于极性材料与非极性材料粘合剂

将20g十一(烷)醛、35g丙烯酸辛酯、30g丙烯酸环己酯、15g甲基丙烯酸苄酯、40g三缩丙二醇二丙烯酸酯、40g三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯、10g马来酸二丁酯、9.7g苄基缩水甘油醚和0.3g磷酸三丁酯混合均匀,得到多元固化助剂。

将80g双酚a型环氧树脂和20g过氧化苯甲酰混合均匀,得到引发剂。

将400g双酚a型环氧树脂、200g环氧双丙烯酸酯和400g多元固化助剂混合均匀,得到多元固化环氧树脂。

将100g上述多元固化环氧树脂、10g上述引发剂混合均匀,加入1g2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚,加入聚酰胺650型固化剂25g混合均匀,用于填充聚丙烯材料与玻璃的粘结,20℃~30℃自然条件下固化2小时,50℃~110℃固化2小时,粘结牢度很好,抗老化性很好。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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