[发明专利]一种粉煤灰基环氧树脂潜伏性固化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种粉煤灰基环氧树脂潜伏性固化剂及其制备方法，属于环氧树脂类粘合剂固化剂领域。潜伏性固化剂的制备：首先利用氢氧化钠水溶液对原始粉煤灰进行羟基化处理，再用硅烷偶联剂对羟基化后的粉煤灰进行硅烷化改性，接着用3,5‑二氨基苯甲酸对硅烷化后的粉煤灰进行超支化接枝，最后再用有机酸对已经超支化的粉煤灰进行酰胺化处理即可。该潜伏性固化剂兼有固化剂与填料的作用，能够通过调整固化剂用量来控制环氧树脂粘合剂的固化期，在必要的时候可以通过加热实现快速固化，使用该潜伏性固化剂还可提高环氧树脂粘合剂固化后材料的强度，为制造单组分环氧树脂粘结剂提供便利。该固化剂可用于缓粘结预应力筋用粘合剂以及电子器件粘合剂。

技术领域

本发明涉及环氧树脂类粘合剂的固化剂，具体属于一种粉煤灰基环氧树脂潜伏性固化剂及其制备方法。

背景技术

所谓潜伏性固化剂，是指加入到环氧树脂中与其组成的单组分体系在室温下具有一定的贮存稳定性，而在加热、光照、湿气、加压等条件下能迅速进行固化反应的固化剂。潜伏性固化剂作为环氧树脂的一种常用固化剂，经常与环氧树脂结合应用到各个领域。

现在常用的潜伏性固化剂有双氰胺类、咪唑类和微胶囊类等潜伏性固化剂。双氰胺类固化剂很早就被用作于粉末涂料、胶粘剂等领域，双氰胺与环氧树脂混合后室温下贮存期可达半年之久，但双氰胺单独用作环氧树脂固化剂时固化温度很高，一般在150～170℃之间，在此温度下许多器件及材料由于不能承受这样的温度而不能使用，或因为生产工艺的要求而必须降低单组分环氧树脂的固化温度。咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑等咪唑类固化剂是一类高活性固化剂，在中温下短时间即可使环氧树脂固化，因此其与环氧树脂组成的单组分体系贮存期较短，必须对其进行化学改性，在其分子中引入较大的取代基形成具有空间位阻的咪唑类衍生物，或与过渡金属Cu、Ni、Co、Zn等的无机盐反应生成相应的咪唑盐络合物，才能成为在室温下具有一定贮存期的潜伏性固化剂。微胶囊类环氧树脂潜伏性固化剂实际上是利用物理方法，将室温双组分固化剂采用微细的油滴膜包裹，形成微胶囊，加入到环氧树脂中后将固化剂的固化反应活性暂时封闭起来，而通过加热、加压等条件使胶囊破裂，释放出固化剂，从而使环氧树脂固化。由于制备工艺要求严格，胶囊膜的厚度对贮存、运输和使用会带来不同程度影响。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种粉煤灰基环氧树脂潜伏性固化剂及其制备方法，所述粉煤灰基潜伏性固化剂储存周期长，稳定性高，分散性好，可以在高温快速固化，也可以在中温缓慢固化，在环氧树脂体系参与固化后力学性能更佳，可起到固化剂和填料的双重作用。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种粉煤灰基环氧树脂潜伏性固化剂，将羟基化的粉煤灰与kh550硅烷偶联剂改性后再由3,5-二氨基苯甲酸超支化，最后再由活性有机酸进行酰胺化，分离干燥后就得到粉煤灰基环氧树脂潜伏性固化剂。

所述的潜伏性固化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)羟基化粉煤灰的制备：在反应釜中提前配制400-500质量份的浓度2-3mol/L的氢氧化钠水溶液，然后加入50-60质量份的粉煤灰，快速搅拌充分分散；然后在100-120℃、配有冷凝回流条件下机械搅拌4h，所得混合物冷却至室温；抽滤，产物洗涤至滤液pH值到10附近；滤饼在180℃的鼓风干燥箱中烘干12h得到羟基化的粉煤灰；

2)硅烷化粉煤灰的制备：称量50-60质量份干燥好的羟基化粉煤灰加入到带有加热、冷凝和氮气保护的反应釜中，使其在150-200质量份的N-甲基吡咯烷酮中充分分散；将羟基化粉煤灰质量15-20％的硅烷偶联剂kh550溶解到20-30质量份的N-甲基吡咯烷酮中配制成kh550/吡咯烷酮溶液；将kh550/吡咯烷酮溶液分3次加入到羟基化粉煤灰分散液中；然后在氮气保护和回流冷凝条件下，100-120℃机械搅拌反应3-5h；冷却至室温，抽滤，甲醇或乙醇洗涤，充分干燥即得到硅烷化粉煤灰；