[发明专利]酰基取代咪唑类潜伏型环氧树脂固化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于固化剂的技术领域，涉及一种环氧树脂固化剂，特别涉及一种酰基取代咪唑类潜伏型环氧树脂固化剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂常温下为液态或低软化点的固态聚合物，需经过固化反应后才能满足应用要求。环氧树脂分子中的环氧基易与多种固化剂发生化学反应，常用的胺类和咪唑类固化剂的活性都较高，与环氧树脂混合后很快发生反应，所以，工业上必须把环氧树脂类胶粘剂、涂料等的固化剂和环氧树脂分开包装、贮存与运输。这不仅给环氧树脂类胶粘剂、涂料的包装、贮存、运输带来很多不便，而且应用现场混合可能会因为各组份比例控制失调、混合不均匀而影响固化物的性能。

如果能够开发出一类潜伏型环氧树脂固化体系，即可以将潜伏型环氧树脂固化剂添加到环氧树脂中，两者能够混合贮存，将不仅让环氧树脂胶粘剂、涂料的包装、贮存、运输与使用更加方便，而且更有利于环氧树脂胶粘剂、涂料等生产厂家对产品质量和性能的控制，提高应用性能。这就要求固化剂具有良好的潜伏性，潜伏性是这一技术的关键。目前虽已研制出了双氰胺(Int J Adhes Adhes,2010,30(2):105-110)、有机酰肼(JP59131953)等环氧树脂固化剂，并且具有良好的贮存稳定性，但其固化温度过高，一般要到170℃以上才能将环氧树脂固化，使得很多需要封装的电子元器件难以承受，而且双氰胺、有机酰肼与环氧树脂的相容性差，这就导致固化物质量差，性能不稳定。而改性脂肪胺、改性苯胺类虽与环氧树脂相容性较好，能在中温快速固化，但其潜伏期却很短，很多在贮存、运输途中就固化，而造成无法使用。所以，一种潜伏型环氧树脂固化剂的好坏，主要有三个关键而重要的指标：与环氧树脂相容性好坏、潜伏时间长短、固化稳定高低，后两者通常是相互矛盾的。为了解决这一问题，科技工作者在不断的努力。

咪唑类固化剂由于其较高的固化效率，适宜的固化温度及固化产物优异的力学性能而被广泛应用于环氧树脂产品中，其贮存稳定性较脂肪胺类固化剂略优，但与环氧树脂混合后也只有数日的适用期，不能用于“单组份”环氧树脂胶粘剂、涂料等的制备。国内外已有部分关于提高咪唑类固化剂贮存稳定性的报导，包括取代改性(US4335228,CN102964568A)，络合改性(J Polm Sci,2003,28(4):294-198)，胶囊法(EP543675，JP 05293178,CN101016369A)等，其中络合改性能为咪唑类固化剂赋予优异的潜伏性，但咪唑类络合物与环氧树脂的相容性却较差；取代改性和胶囊法得到的咪唑类固化剂与环氧树脂具有良好的相容性，且固化温度适宜，但目前其潜伏性仍不够理想。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的不足，提供一种酰基取代咪唑类潜伏型环氧树脂固化剂。本发明的固化剂潜伏性好、固化温度适中且与环氧树脂相容性好。

本发明的另一目的在于提供上述潜伏型环氧树脂固化剂的制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种酰基取代咪唑类潜伏型环氧树脂固化剂，其结构如式Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ所示：

式中R₁为H、甲基、乙基或苯基，R₂为H或甲基，R₃为甲基、乙基或苯基，R₄为苯基或对甲苯基，n＝0，2或4。

所述酰基取代咪唑类潜伏型环氧树脂固化剂由咪唑类化合物与酰氯类化合物反应制得。

所述咪唑类化合物如式Ⅳ所示：

式中R₁为H、甲基、乙基或苯基；R₂为H或甲基。

所述的酰氯类化合物如式Ⅴ、Ⅵ或Ⅶ所示：

所述的咪唑类化合物优选为咪唑、2-甲基咪唑或2-乙基-4-甲基咪唑，此时所述的酰氯类化合物为己二酰氯。

所述的咪唑类化合物优选为2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑或2-苯基咪唑，此时所述的酰氯类化合物为乙酰氯或苯甲酰氯。

所述的咪唑类化合物优选为咪唑、2-甲基咪唑或2-乙基咪唑，此时所述的酰氯类化合物为对甲苯磺酰氯。

所述酰基取代咪唑类潜伏型环氧树脂固化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用溶剂将咪唑类化合物配成溶液，并向溶液中添加三乙胺，通入N₂，溶解，得到咪唑类化合物溶液；