[发明专利]一种咪唑类环氧固化剂微胶囊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于潜伏性环氧固化剂技术领域，具体涉及一种咪唑类环氧固化剂微胶囊及其制备方法。

背景技术

环氧树脂具有优良的物理机械和电绝缘性能、粘接性、耐腐蚀性和易加工成型、成本低等优点，被广泛应用于电子电器、航空航天、建筑、机械、交通等领域。通常使用的环氧树脂体系为双组分体系，即环氧树脂和固化剂分开储存，使用时需要现场配料，容易造成物料损失及对环境的污染，另外，双组分配料的计量误差和混合不均匀性易引起产物粘接强度等重要性能的波动。因此，具有运输方便、操作工艺简化、储存期长、环境污染小、适于大规模生产等诸多优点的单组分环氧树脂体系成为环氧树脂研究领域的一个热点，其中潜伏性固化剂的研发最为活跃。这类固化剂主要是通过络合等方式改变固化剂的化学结构，最终达到使固化剂在室温下与环氧树脂配合后具有一定的储存稳定性，而在使用时一旦受光、热或压力的作用能迅速使环氧树脂交联固化。

对于传统的潜伏性固化剂，固化温度与储存期通常是一对矛盾：即在低温下具有较长储存期的环氧胶黏剂，其固化温度偏高或固化时间较长，而选择固化温度偏低或固化时间较短的固化剂时，由其制备的环氧胶黏剂的低温储存期的指标会下降很多。为解决以上问题，现有技术中设计并制备了一种新型潜伏性固化剂—微胶囊固化剂。与一般潜伏性固化剂相比，微胶囊固化剂利用包囊技术可以阻断固化剂与基体环氧树脂相互作用，其储存期更长，是解决环氧树脂低温固化和较长室温储存期之间矛盾的有效方法。

由微胶囊固化剂制备而成的单组分胶粘剂，避免了使用时称量和混合等繁琐工序，从而大大提高了生产效率。目前，微胶囊固化剂制备方法主要有以下三种：⑴界面聚合法。该方法首先通过对胺类或咪唑类固化剂进行改性，降低其水溶性，制得固化剂粉体颗粒，然后以颗粒表面活性基团与多异氰酸酯反应形成微胶囊薄膜，制得微胶囊固化剂，参见专利JP 2009132931，JP 2008056891。然而，该技术仍存在一些无法克服的缺点，比如反应时间长、反应设备复杂和所需材料制备成本高等问题；⑵原位聚合法。它是将成囊材料溶解于囊芯固化剂外部的连续相中，在一定条件下发生聚合反应，使形成的不溶聚合物逐渐沉积在芯材物质的表面，最终形成包裹了固化剂的微胶囊，参见专利CN 103285795A，US 0249258。由该法制备的微胶囊固化剂，具有微胶囊尺寸和固化剂含量易控制等优点，但其反应时间较长，并且反应受乳化剂、反应温度、pH值和搅拌速率等影响较大；⑶溶剂蒸发法。该方法选用热塑性树脂和高活性中温固化剂分别作为壁材和芯材，共溶于易挥发有机溶剂中，在表面活性剂的作用下形成稳定乳液，当有机溶剂透过连续相蒸发后，由于囊芯与壁材表面张力不同形成微胶囊，参见专利CN 101016369A，CN 102423673A。与其他方法相比，采用溶剂蒸发法制备微胶囊固化剂无需调节pH值及加热和冷却，也不需要特殊的反应试剂，并且设备简单、成本低廉且易于推广，适合大规模工业生产。但其包覆效果和热稳定性通常不好，因此会在一定程度上影响固化剂的储存期。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种包覆率高、热稳定性好的咪唑类环氧固化剂微胶囊及其制备方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种咪唑类环氧固化剂微胶囊，由以下重量百分数的成分制成：咪唑类固化剂0.5～5％，聚砜类聚合物0.2～8％，挥发性有机溶剂8～20％，表面活性剂0.4～3.2％，水70～90％。

优选地，所述微胶囊宏观上为淡黄色固体粉末，表面光滑，体积平均粒径为1～150μm，囊芯含量为20～30％。

优选地，所述咪唑类固化剂为1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-乙基咪唑或1-苄基-2-苯基咪唑。

优选地，所述聚砜类聚合物为双酚A型聚砜、聚芳砜或聚醚砜。

优选地，所述挥发性有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烯、1,2-二氯乙烷中的一种，或它们任意组合成的混合溶剂。

优选地，所述表面活性剂为聚乙烯醇、吐温、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、阿拉伯树胶、辛基苯酚聚氧乙烯醚(OP-10)、苯乙烯-马来酸酐共聚物钠盐中的一种或两种及两种以上的复配。

一种咪唑类环氧固化剂微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

(1)将权利要求1所述的咪唑类固化剂、聚砜类聚合物依次加入到挥发性有机溶剂中；

(2)将步骤(1)得到的混合溶液在超声波振荡器中分散均匀至其溶解得到油相；