一种用异辛酸盐作为催化剂的氰酸脂/环氧树脂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种异辛酸盐催化，氰酸脂作固化剂的环氧树脂体系，它有利于对现 有该类环氧树脂体系的热性能和力学性能的提高，属于改进的环氧树脂体系技术领域。
【背景技术】
[0002] 环氧树脂是一种优良的热固性树脂，它广泛应用于复合材料、机械、电子、航空航 天等诸多领域中，其固化物具有优良的热性能、力学性能，较低的固化收缩率和很好的粘结 性。使用环氧树脂都需要加入固化剂进行交联固化，一般使用的固化剂是酸酐和胺类。然而 这种常规的固化剂固化所得到的环氧树脂具有很高的吸湿率，因此在高温高湿的环境下便 不能满足使用要求。氰酸脂树脂是一类端基带有-0CN官能团的热固性树脂，受热后可直接 聚合并能再与环氧树脂中的活泼氢和极性基团发生化学反应，因此采用氰酸脂做固化剂来 固化环氧树脂会具有很好的耐湿热性能。由于氰酸脂树脂的价格普遍较高，为了更符合生 产的实际，使用氰酸脂作为环氧树脂的固化剂要综合考虑性能和价格两方面的因素。因此 研究不同比例的氰酸脂对环氧树脂体系热性能和力学性能的影响是十分必要的。氰酸脂固 化环氧树脂在没有催化的条件下固化反应速度很低，需要在较高的温度下才能固化成型， 因此常常需要在氰酸脂/环氧树脂体系中加入催化剂，但催化剂的加入会使体系的室温贮 存适用期大大缩短这样会不利于实际生产。本专利合成了一种异辛酸盐作为氰酸脂/环氧 树脂体系的催化剂使其在室温下具有较长的室温贮存室温期，在高温下可以快速固化。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的之一在于提供一种异辛酸盐即异辛酸锰作为环氧催化剂的制备方 法。
[0004] 本发明的目的之二在于在上述异辛酸盐做催化剂的条件下，提供一种最优的环氧 树脂和氰酸脂的配料比，使新的环氧树脂混合体系能满足性能和价格的综合要求。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： 异辛酸盐即异辛酸锰作为环氧树脂催化剂的制备方法，该方法工艺过程如下：a.将摩尔比为（0. 90~0. 98) : 1的氢氧化钠溶液和异辛酸溶液混合，升高温度60~ 90°C搅拌反应0. 5~1小时，冷却到室温依次滴加一定量的120#溶剂汽油和适量硫酸锰溶 液约为异辛酸质量的1/3,然后升高温度到60~90°C搅拌反应1~2小时后，分液洗涤除 去杂质，对所得产物进行减压抽真空除去溶剂，即得到异辛酸锰。
[0006]b.氰酸脂/环氧树脂的制备：以氰酸脂为固化剂，即采用的是双酚A型氰酸脂，环 氧树脂为脂肪族环氧树脂；作为固化剂的氰酸脂即双酚A型氰酸脂与环氧树脂的配料比为 (0. 4~1) :1，异辛酸锰为催化剂加入量为树脂体系的0. 05~0. 2%;加热至70°C，搅拌lh 至完全溶解，最终得到环氧树脂混合体系。
【附图说明】
[0007] 图1为氰酸脂和环氧树脂比例为0. 4:1时所得固化物的DMA(动态热机械分析)谱 图。
[0008] 图2为氰酸脂和环氧树脂比例为0. 6:1时所得固化物的DMA谱图。
[0009] 图3为氰酸脂和环氧树脂比例为0. 8:1时所得固化物的DMA谱图。
[0010] 图4为氰酸脂和环氧树脂比例为1:1时所得固化物的DMA谱图。
【具体实施方式】
[0011] 下面通过具体的实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0012] 实施例1 1.将0. 65g氢氧化钠和2. 40g异辛酸配置成水溶液，放入单口烧瓶60 °C搅拌反应30min〇
[0013] 2.冷却至室温，继续搅拌，向单口烧瓶中加入10g120#溶剂汽油，将0.85g硫酸 锰配置成水溶液逐滴滴入到单口烧瓶中，升温至90°C，持续反应lh，直至溶液分层停止反 应。
[0014] 3.将所得溶液用分液漏斗进行分液洗涤4次，除去杂质。将剩余溶液加入到单口 烧瓶中，加热至120°C减压蒸馏2h除去多余的反应物和溶剂，即得到了异辛酸锰催化剂。
[0015] 4.取2021p环氧树脂25g，双酚A型氰酸脂10g，加热至70°C搅拌lh至完全溶解， 然后在氰酸脂/环氧树脂体系中加入〇. 2 %即0. 07g的异辛酸锰搅拌混合均匀，得到环氧树 脂混合体系。
[0016] 实施例2 本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，氰酸脂/环氧树脂体系中环氧树脂25g， 氰酸脂15g，加入异辛酸锰0. 08g，得到环氧树脂混合体系。
[0017] 实施例3 本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，氰酸脂/环氧树脂体系中环氧树脂25g， 氰酸脂20g，加入异辛酸锰0. 09g，得到环氧树脂混合体系。
[0018] 实施例4 本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，氰酸脂/环氧树脂体系中环氧树脂25g， 氰酸脂25g，加入异辛酸锰0. 10g，得到环氧树脂混合体系。
[0019] 测试例1 取实施例1、2、3、4所获得的混合环氧体系，分别在150 °C、160 °C、170 °C、180 °C、190 °C下测试混合胶的凝胶时间，在40°C下lOh采用旋转式粘度仪测试混合胶的粘度变化，将测 试结果进行比较，如表1。
[0020] 测试例2 取实施例1、2、3、4所获得的混合环氧体系，在真空干燥箱内脱泡后，放入模具中，按照 120°C/30min+160°C/30min+180°C/30min的固化工艺进行固化，冷却脱模后得到环氧树脂 浇注体式样，然后将试样按照200°C/lh后固化。对浇注体式样进行力学及DMA测试，并将 测试结果进行比较，结果如表2。
[0021] 以上测试衣明，不友明甘成的并羊酸韫惟化刑和仕和4柙个冋比例的氰酸脂/环 氧树脂混合后，在常温下粘度都基本不变，具有极其长的适用期，而在180°C温度后都能够 在1分钟内迅速固化，能够满足工业生产环氧树脂基复合材料的要求。
[0022] 但是当氰酸脂和环氧树脂的比例过高或者过低，都会对其固化物力学及热性能产 生影响，当比例为〇. 8 :1时效果最好。
【主权项】
1. 一种用异辛酸盐作为催化剂的氰酸脂/环氧树脂的制备方法，其特征在于具有如下 的过程和步骤： a. 异辛酸盐即异辛酸锰催化剂的制备：将摩尔比为（0. 90~0. 98): 1的氢氧化钠溶液 和异辛酸溶液混合，升高温度60~90°C搅拌反应0. 5~1小时，冷却到室温依次滴加一定 量的120#溶剂汽油和适量硫酸锰溶液约为异辛酸质量的1/3,然后升高温度到60~90°C 搅拌反应1~2小时后，分液洗涤除去杂质，对所得产物进行减压抽真空除去溶剂，即得到 异辛酸锰； b. 氰酸脂/环氧树脂的制备：作为固化剂的氰酸脂即双酚A型氰酸脂与环氧树脂的配 料比为（0. 4~1): 1，异辛酸锰的加入量为树脂体系的0. 05~0. 2%，加热至70°C，搅拌Ih 至完全溶解，最终得到环氧树脂混合体系。
【专利摘要】本发明涉及一种用异辛酸盐催化制备氰酸脂/环氧树脂体系，固化剂为氰酸脂树脂；属新型环氧树脂混合体系制备技术领域。异辛酸盐即异辛酸锰作为环氧树脂催化剂的使用，对不同比例的氰酸脂/环氧树脂体系催化。均具有极其长的适用期，在高温下又可以迅速固化。本发明中的异辛酸锰是一类适用于生产的环氧树脂催化剂。本发明显示了不同比例的氰酸脂/环氧树脂体系所得到的固化物具有较好的力学及热力学性能，其中氰酸脂和环氧树脂比例为0.8：1时最佳。氰酸脂是一类适用于工业生产的环氧树脂固化剂。
【IPC分类】C08G59/40, C08G59/68
【公开号】CN105237735
【申请号】CN201510682821
【发明人】王猛, 陈来, 张乃超
【申请人】上海大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月21日