[发明专利]一种环氧树脂固化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于环氧树脂材料技术领域，特别涉及到一种环氧树脂固化剂及其制备方法和应用。 

背景技术

环氧树脂具有的良好的综合力学性能、粘接力高、收缩率小、稳定性好、电绝缘性能优异。它已被广泛地应用于涂料、胶粘剂、复合材料、电子封装材料等的制造，它在电子、电器、机械制造、化工防腐、航空航天、船舶运输、化学建材、水利电力及其它许多工业领域中起着重要作用，已成为各工业领域中不可缺少的基础材料。 

但是环氧树脂也有不足之处：固化后的环氧树脂交联密度高、内应力大，因而质脆、耐疲劳性、耐热性、抗冲击韧性差，难以满足工程技术的需求；耐候性差，易粉化；对于强腐蚀介质(如较强的酸、碱和溶剂)的耐受性还有待提高。为此，国内外科学研究工作者对环氧树脂进行了大量的改性研究。 

硅氧烷具有热稳定性好、低温柔韧性、耐候、憎水、耐氧化、介电强度高等优点。近年来，国内外对有机硅改性环氧树脂进行了大量的研究。有机硅氧烷与环氧树脂的相容性较差，固化前不易形成均匀的共混物，目前国内外一般采用的改性方法是将有机硅与环氧树脂进行物理共混与化学共聚得到硅氧烷改性的环氧树脂。如文献S.S.LEE，S.C.KIM，Morphologyand Properties of Polydimethylsiloxane Modified Epoxy Resin，Journal of Applied PolymerScience，64(1997)，941-955采用分子量大小不同的端氨基聚二甲基硅氧烷对环氧树脂进行改性，发现小粒径且高浓度的聚硅氧烷粒子能够提高环氧树脂的断裂韧度。又如中国发明专利(公开号为CN1560106A)公开了有机硅改性环氧树脂的方法为：常温常压下，将双酚A型环氧树脂与烷基硅和氯端基聚硅氧烷在有机溶剂中反应，反应完毕后，洗涤除去季胺盐，再减压蒸馏除去有机溶剂，得到改性树脂。 

用上述方法合成的硅氧烷改性环氧树脂仅在韧性、耐热性和吸水率等方面进行改善，在树脂的耐候性和对强腐蚀介质的耐受性等方面并没有改进，总体上难以达到有关技术要求。 

发明内容

为了克服上述技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种利用低聚硅氧烷和含烃基的苯酚合成的环氧树脂固化剂，它能提高有机硅和环氧树脂的相容性，同时改善环氧涂料漆膜的柔韧性、耐候性和长期承受强腐蚀介质的能力。 

本发明的另一目的是提供一种上述环氧树脂固化剂的制备方法。 

本发明的再一目的是提供一种上述环氧树脂固化剂的用途。 

本发明所提出的环氧树脂固化剂，是将水加入有机烷氧基硅烷单体的乙醇溶液中，经水解缩合制得低聚硅氧烷；再将低聚硅氧烷与含烃基的苯酚发生化学接枝反应后，再加入多元胺进行化学反应或物理混合而成。 

本发明所述的环氧树脂固化剂按质量百分比由以下组分反应制得： 

低聚硅氧烷                40～94wt％； 

含烃基的苯酚              5～50wt％； 

多元胺                    0.1～40wt％。 

其中，所述的低聚硅氧烷，是按照每1.0摩尔有机烷氧基硅烷取0.5～4摩尔乙醇，再将0.1～1.0摩尔水加入有机烷氧基硅烷的乙醇溶液中水解缩合制得。 

本发明所提出的环氧树脂固化剂的制备方法，包括以下步骤： 

1)取1.0摩尔有机烷氧基硅烷单体，用0.5～4摩尔乙醇稀释，得到有机烷氧基硅烷的乙醇溶液； 

2)在0～100℃条件下，将0.1～1.0摩尔水滴加到有机烷氧基硅烷的乙醇溶液中，搅拌0.5～2小时，恒温0.5～20小时，除去溶剂，得到低聚硅氧烷； 

3)在0～200℃条件下，将含烃基的苯酚滴加到低聚硅氧烷中，恒温搅拌0.5～20小时；然后滴加多元胺，恒温搅拌0.5～20小时，制得新型环氧树脂固化剂，其中，加入低聚硅氧烷，含烃基的苯酚和多元胺的质量百分比分别为40～94wt％∶5～50wt％∶0.1～40wt％。 

本发明所述的有机烷氧基硅烷单体的通式为(R1)_mSi(OR2)_n，R1表示拥有1～10个碳原子的、端基被氨基、巯基或异氰酸取代的烷基，R2是拥有1～3个碳原子的烷基，m＝1、2、3，n＝1、2、3，m+n＝4。