[发明专利]一种环氧树脂固化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂固化剂的制备方法，具体是指一种不饱和天然脂肪酸酯改性胺固化剂的制备方法。

背景技术

环氧树脂具有优良的物理机械性能和工艺性能，广泛应用于机械、电子、电器、航空、航天、化工、交通运输、建筑等领域。环氧树脂必须与固化剂混合并在一定条件下固化形成适当的交联结构后才具有优良的使用性能，因此，固化剂的种类、用量和固化条件是影响环氧树脂性能和应用的关键问题。环氧树脂固化剂的种类很多，其中胺类固化剂是最常用的一类固化剂，包括脂肪胺、芳香胺、脂环胺、聚酰胺、酚醛胺等小类。

各种胺类固化剂具有各自的特点。脂肪族胺固化剂品种多，用量大，用途广，具有高反应活性、低粘度、耐化学性能好等优点，但是一般脂肪族胺类固化剂（如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺等）存在易挥发、有刺激性气味、有毒性、固化反应放热量大、施工适用期短等缺点。聚酰胺固化剂具有比脂肪胺长的适用期和良好的粘结性及韧性，但存在低温固化不完全、耐化学性相对较差等缺点。酚醛胺固化剂通常是棕褐色粘稠液体，不适用于浅色或无色的环氧树脂应用领域。此外，这些固化剂都是石油化工产品，在当前石油资源日益短缺的形势下，开发环保型植物油类固化剂替代或部分替代石油产品类固化剂具有重要意义。

天然脂肪酸广泛存在于各种天然油脂中，据美国农业部报告，2009/2010年度全球油料作物的产量达3.5亿吨左右。天然脂肪酸及其衍生物来源广，可再生，作为一种环境友好型产品，已广泛应用于日用化工、生物柴油、化妆品、食品助剂、塑料和农药化工等领域。在天然油脂中，通常不饱和脂肪酸含量较饱和脂肪酸多。

发明内容

为了克服普通胺类固化剂的不足,本发明公开了一种环氧树脂固化剂的制备方法。该类固化剂具有制备过程无三废，不易挥发、毒性低、与环氧树脂相容性好、固化温度范围宽、凝胶时间可调节、固化放热量小、固化物韧性好、强度高、玻璃化温度高、不易吸潮泛白等优点。可广泛应用于各种环氧树脂的固化，显著提高胺类固化剂的使用范围和应用效果。

该类固化剂利用不饱和天然脂肪酸酯对常规的胺类固化剂进行改性，通过多元胺与不饱和天然脂肪酸酯中的双键进行Michael加成反应，合成新型的环氧树脂固化剂。该类固化剂可降低固化剂的挥发性和固化反应放热量，提供较宽的固化温度范围和可调节的凝胶时间，可显著提高固化环氧树脂的柔韧性。

该类固化剂的主要原料是天然脂肪酸及其衍生物，来源广，可再生，并且在制备过程中无三废产生，是一种环境友好型产品。

本发明采用的技术方案是：在装有搅拌器、回流冷凝装置的反应釜中，加入不饱和天然脂肪酸酯和胺类化合物，在一定的温度下反应1～12h，反应完毕后，即得到不饱和天然脂肪酸酯改性胺固化剂。

本发明所述的反应温度范围在0℃～120℃，最佳反应温度为40～60℃，反应时间范围在1～12h，最佳反应时间为3～8h。

本发明所述的不饱和天然脂肪酸酯的C=C双键摩尔数是胺类化合物中胺基摩尔数的1%～100%，最好应控制在25%～50%。

本发明所述的不饱和天然脂肪酸酯为不饱和天然脂肪酸甲酯、不饱和天然脂肪酸乙酯、不饱和天然脂肪酸异丙酯、不饱和天然脂肪酸丁酯或不饱和天然脂肪酸异辛酯。

所述不饱和天然脂肪酸为植物油酸。包括棕榈油酸、棉油酸、菜油酸或豆油酸。

所述的不饱和天然脂肪酸酯，如棕榈油酸甲酯、棕榈油酸乙酯、棕榈油酸异丙酯、豆油酸甲酯、豆油酸乙酯、豆油酸异丙酯、棉油酸甲酯、棉油酸乙酯或棉油酸异丙酯。

所述胺类固化剂包括脂肪族胺固化剂、脂环胺固化剂和芳香胺固化剂。

所述脂肪族胺固化剂包括乙二胺、己二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、多亚乙基多胺、二乙氨基丙胺、乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺；脂环胺固化剂包括异佛尔酮二胺、环己二胺、甲基环戊二胺、4,4-二氨基二环己基甲烷或双（4-氨基-3-甲基环己基）甲烷；芳香胺固化剂包括间苯二甲胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷或二氨基二苯基砜。

本发明相对于现有技术所具有的优点及有益效果。

（1）    本发明的固化剂，制备过程中没有三废产生；

（2）相对于未改性的胺类固化剂，与环氧树脂相容性好，适用期长、固化物具有更好的物理机械性能，能够满足涂料、电子等应用领域的要求。可用作各种环氧树脂的固化剂。

附图说明

图1为使用传统固化剂T31固化的环氧树脂冲击断面扫描电镜照片；

图2为使用发明实施例1改性胺固化剂固化的环氧树脂的冲击断面扫描电镜照片；