[发明专利]高韧性高活性环氧树脂固化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环氧树脂固化剂领域，具体是指一种高韧性高活性环氧树脂固化剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂与固化剂充分固化后的产物具有良好的物理、化学性能，电绝缘性，低收缩性，耐高低温性，耐磨性优异等。因而环氧树脂广泛应用于建筑、机械、电子电气、航空航天领域。通用型环氧树脂多为双酚A型，受双酚A的分子结构的影响，环氧树脂固化体系存在下列缺陷：

1、环氧树脂固化产物冲击强度不高、脆性大，

2、冬季使用时，环氧树脂固化反应不完全。

因此，环氧树脂的增韧和冬季固化完全一直以来都是该领域所关注的热点。

一般的聚酰胺韧性很好，但其粘度大，与环氧树脂混合困难，且冬季凝胶时间长，固化不完全，限制了环氧树脂在冬季的使用。

普通改性胺，如公开号为CN102604044A的中国发明专利公开了一种硫脲改性低温固化剂及其制备方法，其反应活性高，可在冬季完全固化，但和环氧树脂完全固化后的固化物韧性较差，而制约了环氧树脂的应用。

基于上述原因，发明一种高韧性高活性环氧树脂固化剂成为了一项重要而迫切的工作。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点及偏见，提供了一种高韧性高活性环氧树脂固化剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所设计一种高韧性高活性环氧树脂固化剂，其结构通式为：

其中，R为C原子数2~6的烷基或或或（m=1.5或2.5或3.5）；

R₁为H或CH₃；

R₂为C原子数0或4~6的烷基；

n=1~2。

进一步地，所述R为C原子数2~6的烷基或（m=1.5或2.5或3.5）；所述R₁为CH₃，R₂为C原子数4~6的烷基。

再进一步地，所述R为C原子数6的烷基，因为己二胺在基础胺中韧性最优，且来源广泛，价格低廉，；R₂为C原子数4的烷基，此类双官能度化合物具有较高的活性，提高产物聚合度的同时，无需严苛的反应条件。

本发明还提供了一种高韧性高活性环氧树脂固化剂的制备方法，包括以下步骤：

1）按照环碳酸酯︰多元胺摩尔比=0.1~1︰1，称取环碳酸酯和多元胺，将环碳酸酯分批投入盛有多元胺的反应器内，控制反应温度在40~60℃，反应时间0.5~2h；

2）然后称取多元胺摩尔量的0.5~2.5倍的硫脲，将硫脲分批投入反应器内，在110~170℃温度下反应2~5h；

3）反应完成后，使体系温度下降至80℃，再加入步骤2）中产物总质量的0.5%~5%的促进剂，搅拌均匀后出料封存。

作为优选方案，所述步骤1）中，环碳酸酯为乙二醇碳酸酯、1,2-丙二醇碳酸酯、2,3-丁二醇碳酸酯和双环碳酸酯中任意一种或几种。

作为优选方案，所述步骤1）中，多元胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺、间苯二甲胺和异佛尔酮二胺中任意一种或几种。

作为优选方案，所述步骤3）中，促进剂为2,4,6-三（二甲基氨基甲基）苯酚、苄基二甲胺、三乙醇胺或2-硫醇基苯并噻唑中任意一种或几种。

本发明的有益效果：

1、本发明制备的固化剂与传统的固化剂不同之处在于，其含有非异氰酸酯合成的聚氨酯柔性链段，具有优异的韧性，良好的冲击强度；而固化剂分子内含有硫脲键的多胺，以酮式和烯醇式平衡态存在，这种烯醇式化合物能快速与环氧基反应，可使环氧在冬季固化完全，有效的缩短工期。

2、本发明制备的高韧性高活性环氧树脂固化剂及其浇注体的主要技术指标如下：

固化剂：

（1）胺值：200~800mgKOH/g；

（2）粘度：1000~20000mPa/s；

（3）挥发份：0~8%

（4）凝胶时间：25℃±2℃条件下，≤10min；-5℃条件下，≤60min

浇注体性能：

冲击强度：≥10.0KJ/m2。

测试结果对比如下表：

表一 固化剂及浇注体各类指标对比

从上表可知，本发明固化剂具有硫脲改性的活性和聚酰胺的韧性，且综合性能良好，粘度适中，适宜冬季使用。

具体实施方式