[发明专利]含硅氨基氮唑耐高温环氧树脂固化剂及其制备方法和环氧树脂组合物与固化物及其应用

说明书

本发明属于环氧树脂固化领域，涉及一种含硅氨基氮唑耐高温环氧树脂固化剂及其制备方法和环氧树脂组合物与固化物及其应用。所述含硅氨基氮唑耐高温环氧树脂固化剂具有式(1)所示结构式，R₁和R₂为氢、C₁～C₅烷烃基、C₂～C₄烯烃基或苯基。本发明通过5‑氨基四氮唑与二卤硅烷的取代反应，一步法合成含硅氨基氮唑耐高温环氧树脂固化剂，其分子结构呈对称性并且其中含有硅原子以及多个仲胺和叔胺，这种特定结构不仅具有很好的反应活性，可用于固化环氧树脂，而且还能够通过改变硅原子所连接的基团，由其固化所得环氧树脂固化物具有优异的热稳定性，可广泛应用于电子电器、耐高温结构涂层和耐热复合材料树脂基体等领域，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于环氧树脂固化领域，具体涉及一种含硅氨基氮唑耐高温环氧树脂固化剂及其制备方法和环氧树脂组合物与固化物及其应用。

背景技术

环氧树脂泛指一类结构中含有2个或2个以上环氧基团的高分子聚合物，可以与胺类、酸酐类等固化剂发生交联反应而形成三维网状结构。环氧树脂固化物具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、粘结性及电绝缘性等特点，被广泛应用于建筑、机械、电子电气和航空航天等领域。随着电子电器、航空航天等领域的快速发展，对环氧树脂固化物的热稳定性能提出了更高的要求，因此如何提高环氧树脂的热稳定性能是科研工作者研究的热点之一。

一般而言，环氧树脂固化物的热稳定性能主要取决于环氧树脂的本身结构、固化剂的结构、固化工艺和填料的性质等。其中，固化剂是环氧树脂应用不可或缺的重要组成部分，通过对固化剂的结构调控进而提高环氧树脂的耐热性能是一个方便且有效的方法。例如，Meenakshi等采用(3-氨基苯基)苯基氧化膦(BAPPO)与POSS-NH₂作为混合固化剂与TGDDM固化，所得固化物的分解温度能够达到290℃(Arabian Journal of Chemistry,2016,9(1):79-85.)。Bhuvan等利用酰亚胺和DDM混合物作为环氧树脂固化剂，所得固化物的T_g由134℃提高到156℃(Journal of Applied Polymer Science,2010,108(3):2001-2009.)。研究表明，固化剂的结构对环氧树脂的性能具有较大的影响，通过调控固化剂的结构，可以提高环氧树脂的耐热性能。

发明内容

本发明旨在提供一种能够提高环氧树脂热稳定性的含硅氨基氮唑耐高温环氧树脂固化剂及其制备方法和环氧树脂组合物与固化物及其应用。

具体地，本发明的目的之一是提供一种含硅氨基氮唑耐高温环氧树脂固化剂，其中，所述含硅氨基氮唑耐高温环氧树脂固化剂具有式(1)所示的结构式：

式(1)中，R₁和R₂各自独立地为氢、C₁～C₅烷烃基、C₂～C₄烯烃基或苯基。

本发明的目的之二是提供所述含硅氨基氮唑耐高温环氧树脂固化剂的制备方法，包括：在惰性气体保护下，将5-氨基四氮唑与二卤硅烷在催化剂和有机溶剂的存在下进行亲核取代反应，之后将亲和取代反应产物过滤，滤液洗涤、旋转蒸发除溶剂和干燥后即得含硅氨基氮唑耐高温环氧树脂固化剂。

进一步的，所述5-氨基四氮唑与二卤硅烷的摩尔比为(2～3):1。

进一步的，所述亲核取代反应的反应温度为-25℃～10℃，反应时间为2h～7h。

进一步的，所述二卤硅烷为二溴硅烷和/或二氯硅烷，具体可以为二苯基二氯硅烷、甲基二氯硅烷、二苯基二溴硅烷、甲基二溴硅烷等中的至少一种。

进一步的，所述催化剂为三乙胺和/或碳酸钾。

进一步的，所述有机溶剂为四氢呋喃。