[发明专利]一种复合改性2-甲基咪唑固化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合改性2‑甲基咪唑固化剂及其制备方法，属于精细化工领域。该复合改性固化剂的制备过程为：先以2‑甲基咪唑、有机碳酸酯反应制备中间产物，再将中间产物与金属盐反应得到常温下呈粘稠液态的复合改性2‑甲基咪唑固化剂。所述的有机碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或者两者的混合物。所述的金属盐为乙酸锌、醋酸铜、葡萄糖酸锌、七水硫酸锌中的一种或者多种组成的混合物。本发明复合改性固化剂具有易与环氧树脂混合、常温条件下反应活性较低、潜伏性能优良、固化强度高等优点。此外，本发明利用有机碳酸酯对2‑甲基咪唑进行改性，属于二氧化碳资源化利用技术的延伸。

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体涉及一种复合改性2-甲基咪唑固化剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

咪唑类化合物分子结构中含有仲胺基团和叔胺基团，能够引发环氧基进行阴离子聚合反应，因此常用作环氧树脂的催化聚合型固化剂。咪唑类固化剂具有以下优点：咪唑固化剂的毒性和常温下的挥发性比常用的脂肪胺、芳香胺固化剂低，在250℃以下几乎不分解；咪唑类化合物引发环氧基聚合时在高温下不易发生链转移，其固化产物具有较高的耐热性能和机械强度。

除个别价格较高的品种如2-乙基-4-甲基咪唑、1-苄基-2甲基咪唑外，大部分的咪唑类化合物如2-甲基咪唑等在常温下为固态粉末，不易与环氧树脂混匀、操作不便。因此对咪唑类化合物进行改性，使其在常温下转化为液态来提高与环氧树脂的混容性，将有利于有利于改善固化性能和拓展咪唑类化合物在环氧树脂固化剂领域的应用范围。

咪唑类固化剂在实际使用过程中还存在另外一个问题：咪唑固化剂反应活性高，能够快速引发环氧树脂固化；与环氧树脂混合后，在常温条件下体系粘度上升较快，因此咪唑类化合物一般不能直接用作潜伏型环氧固化剂。为了提高其潜伏性，最常用的方法是将咪唑类化合物与铜、钴、镍、锌等金属盐反应形成在常温下稳定的金属盐络合物，金属盐络合物在受热时会解离成咪唑和金属盐而快速引发环氧树脂固化。除此以外，络合物还可用作双氰胺的促进剂，促进固化性能的提高。

《化学世界》(赵汝俭,刘国桢,林有.一组新型单组分环氧树脂固化体系[J].化学世界,1989(07):323-325)报道了一种具有潜伏性的水杨酸锌-2-甲基咪唑络合物固化剂(C₂₂H₂₂N₄O₆Zn，相对分子质量为503)，利用该固化剂配制的单组分环氧胶储存期长，可在120～210℃快速固化。然而水杨酸锌-2-甲基咪唑络合物熔点高达177.6～178℃，常温下为固态，不易与环氧树脂混匀；并且这种水杨酸锌-2-甲基咪唑络合物制备工艺也较为复杂。这些问题都限制了该类固化剂的推广应用。

发明内容

针对现有技术不足，本发明采用有机碳酸酯和金属盐对2-甲基咪唑进行复合改性制备复合改性2-甲基咪唑固化剂。本发明的第一目的在于提供一种易与环氧树脂混合、室温凝胶时间长、固化性能优良的复合改性2-甲基咪唑固化剂及其制备方法；本发明的第二目的在于提供这种复合改性固化剂的使用工艺。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种复合改性2-甲基咪唑固化剂，其合成配方中各组分物质的量比例如下：

2-甲基咪唑 0.5～2份

有机碳酸酯 1～5份

金属盐 0.1～0.5份。

所述的有机碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或者两者的混合物，优选碳酸丙烯酯。所述的金属盐为乙酸锌、醋酸铜、葡萄糖酸锌、七水硫酸锌中的一种或者多种组成的混合物，优选葡萄糖酸锌。