[发明专利]一种基于酶解木质素的固化促进剂、制备方法及其应用

说明书

一种固化促进剂、制备方法及其应用，所述固化促进剂具有如下的结构，所述固化促进剂是通过酶解木质素上富含的酚羟基，和甲醛、仲胺发生Mannich反应后得到叔胺改性的酶解木质素，再和卤代烷发生Wlliamson反应对叔胺化酶解木质素上的酚羟基进行醚化得到的产物。本发明通过对酶解木质素先后进行叔胺化和醚化改性，制备了一种可降低环氧/双氰胺体系固化温度的同时还会提高环氧树脂的韧性的固化促进剂。同时预想不到的发现，本发明制备的促进剂与苯环上含有羟基的取代脲具有协同降低凝胶温度和凝胶时间的作用。该固化促进剂不会对预浸料固化后的机械性能产生不良影响，特别的预浸料的冲击韧性还有显著提高。

技术领域

本发明属于潜伏型固化剂促进剂技术领域，具体涉及一种基于酶解木质素的固化促进剂、制备方法及其应用。

背景技术

潜伏型固化剂是指将其与环氧树脂配合后在室温放置较长时间而不发生反应，而在加热、光照、湿气或加压等条件下能迅速使环氧树脂交联固化。其中，双氰胺是最早使用的热活性潜伏型固化剂，亦称二氰二胺、氰基胍。双氰胺常以粉末状分散于环氧树脂中，常温下贮存期可达半年以上，但由于其固化温度(固化条件：160-180℃，20-60min)高出很多产品或生产工艺所能承受的温度，使用范围受到限制，因此如何使双氰胺的固化温度降低，同时又不过分损害其贮存期和使用性能，已经成为双氰胺作为环氧树脂固化剂的一个研究热点。

专利CN201510951638.8公开了一种预浸料用环氧树脂组合物及其制备方法和预浸料，所述组合物包括A组分和B组分，所述A组分含有固体环氧树脂和增韧剂，所述B组含有液体环氧树脂、双氰胺类固化剂、咪唑类固化剂和脲类促进剂；所述双氰胺类固化剂、咪唑类固化剂和脲类促进剂的重量比为1:2:1.5-1:7.5:1.5。该发明提供的预浸料用环氧树脂组合物有效提高最低粘度保持时间，改善了凝胶化时间，工艺时间窗口大大延长。专利CN201610703684.0公开了一种低温固化环氧树脂胶黏剂及其制备方法，包括以下重量百分比组成：双酚F环氧树脂25～40％，双酚A环氧树脂15～25％，胺类固化剂10～20％，聚硫醇促进剂10～20％，触变剂4～10％，碳酸钙粉末10～20％，色粉0.1～1％。其中，所述胺类固化剂为双氰胺(DICY)，所述聚硫醇促进剂为3-巯基丙酸酯(TMPMP)，该专利中环氧树脂胶黏剂的固化温度明显降低并大大缩短了固化时间。上述专利提到的均为环氧/双氰胺固化体系，可以看出固化温度均较高，虽配合促进剂使用，但也未明显降低固化温度，或者虽降低固化温度但贮存期也随之缩短。

因此，有必要针对环氧/双氰胺固化体系开发一种能有效降低固化温度的促进剂，同时还不会对贮存期和使用性能造成过大损害。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种固化剂的促进剂及其制备方法，其中促进剂由酶解木质素先后经叔胺化和醚化两步改性制得，所得促进剂不仅能降低环氧/双氰胺体系的固化温度，还具有提高环氧树脂韧性的作用。

一种基于酶解木质素的固化促进剂，其特征在于，结构式如下：

式中，Lignin表示酶解木质素，R₁、R₂独立地为C1-C4的烃基，R₃为H或C1-C4的烃基，R₄为H或CH₃。

所述固化促进剂是通过酶解木质素上富含的酚羟基，和甲醛、仲胺发生Mannich反应后得到叔胺改性的酶解木质素，再和卤代烷发生Wlliamson反应对叔胺化酶解木质素上的酚羟基进行醚化得到的产物。

所述酶解木质素为溶剂型酶解木质素。

所述甲醛、仲胺二者的重量比为5-7:14-20，所述甲醛重量为酶解木质素重量的1.5-1.8倍。

所述卤代烷为叔胺化酶解木质素重量的1.2-1.5倍。