CN101338018A - 环氧树脂固化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环氧树脂固化剂及其制备方法，将胺类化合物与酚类化合物，在30－120℃，反应2－14小时，即获环氧树脂固化剂。本发明的固化剂，制备过程没有三废产生，并具有优良物理机械强度，颜色浅、粘度低，流动性好，长期储存性能稳定，无论酷暑和严冬，没有沉淀和结晶现象，可在低温(3－7℃)固化环氧树脂。相对于未改性的脂肪胺和脂环胺，与环氧树脂混溶性好，完全能够满足涂料、电子、饰品、胶粘剂和复合材料的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种固化剂，尤其涉及一种低温环氧树脂固化剂及其制备方法。
背景技术
环氧树脂本身是热塑性线型结构，不能直接使用。通过添加固化剂，环氧树脂从线型分子交联成体型网状结构的热固性树脂，从而具有使用价值。这个固化过程是由环氧树脂分子中的环氧基团与固化剂的加成反应完成的。固化剂不同，加成反应的机理和固化条件也不同。
胺类固化剂是最有代表性的常温(低温)固化剂，最常用的胺类固化剂有以下几种。
(1)液体聚酰胺固化剂：
该固化剂是二聚脂肪酸和多元脂肪胺的缩合物。它们和环氧树脂的混合物有较长的使用期和优良的粘接力、柔韧性和耐水性。它们的缺点是与环氧树脂的相溶性不好；低温固化不完全，尤其当温度低于15℃时反应缓慢，即使添加2，4，6-三(二甲基胺甲基)苯酚(DMP-30)作为促进剂，仍难以获得满意的耐水性、耐化学性和物理机械强度。
(2)脂肪胺固化剂：(类字删除)
该固化剂是多元脂肪胺与单官能团环氧化合物或环氧树脂的加成物。分子中含有一定量的羟基可促进反应，加速树脂固化，改善固化剂与树脂的溶解性，固化后的树脂耐化学性和物理机械强度优良。该固化剂可在10-25℃完全固化环氧树脂。但在低温高湿(5℃以下)条件下固化剂中多元脂肪胺中的伯胺吸收空气中水份和二氧化碳形成环氧树脂表面的白化(有时也叫起雾或发汗)，固化速度很慢。
(3)酚醛胺固化剂：
酚类、甲醛和有机胺通过曼尼期(Mannich)反应制得的碱可用做环氧树脂固化剂，又称酚醛胺类固化剂。虽然这个反应减少了胺的官能度，但带弱酸性的酚羟基对环氧-胺反应却起着促进作用。在低温(3～7℃)下Mannich碱的固化作用很迅速，甚至0℃仍有固化活性，比起没有改性的脂肪胺，Mannich碱同环氧树脂的混溶性好，而且抗发白性及抗水斑性更好。但这类固化剂通常是棕黄色或红棕色的粘稠液体，不适合浅色或无色的环氧树脂应用，如涂料，电子，工艺饰品，胶粘剂。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种环氧树脂固化剂及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的低温环氧树脂固化剂的制备方法，包括如下步骤：
将胺类化合物与酚类化合物，在30-120℃，优选85℃，反应2-14小时，优选8小时，即获得本发明的低温环氧树脂固化剂；
胺类化合物与酚类化合物的重量比例为：
胺类化合物∶酚类化合物＝1～5∶1；
优选的比例为：
胺类化合物∶酚类化合物＝1～3∶1；
所说的胺类化合物包括脂肪胺或脂环胺；
所说的脂肪胺包括脂肪胺或其改性物；
优选的脂肪胺为乙二胺、丁二胺、己二胺、二乙稀三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、二乙氨基丙胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、间苯二甲胺、593固化剂或5769固化剂等；
所说的593固化剂的化学名称为二乙烯三胺与环氧丙烷丁基醚的加成物，可采用上海树脂厂有限公司的产品；
所说的5769固化剂的化学名称为三乙烯四胺与环氧乙烷的加成物，可采用上海树脂厂有限公司的产品；
所说的脂环胺包括脂环胺或其改性物；
优选的脂环胺为异佛尔酮二胺、环己二胺、甲基环戊二胺、1，3双(氨甲基)环己烷、4，4’-二氨基二环己基甲烷、氨基乙基哌嗪或5618固化剂中的一种以上；
5618固化剂的化学名称为异佛尔酮二胺与环氧树脂的加成物，可采用上海树脂厂有限公司的产品；
所说的酚类化合物包括苯酚、双酚A、壬基酚或叔丁基苯酚等；
本发明的固化剂，能够在低温，如3-7℃，固化环氧树脂，将本发明的固化剂与环氧树脂混合，一般的重量比例为：环氧树脂100份，固化剂20～60份。
本发明的固化剂，制备过程没有三废产生，并具有优良物理机械强度，颜色浅、粘度低，流动性好，长期储存性能稳定，无论酷暑和严冬，没有沉淀和结晶现象，可在低温(3-7℃)固化环氧树脂。相对于未改性的脂肪胺和脂环胺，与环氧树脂混溶性好，完全能够满足涂料、电子、饰品、胶粘剂和复合材料的需要。
具体实施方式
实施例1
在装有电动搅拌器，球型冷凝管和温度计的250ml的三口烧瓶中加入异佛尔酮二胺170g，氨基乙基哌嗪60g，双酚A70g，开动搅拌器，开始升温，保持温度在90℃，反应6小时，得到无色透明粘状液体。
采用GB/T12007.1-1989环氧树脂颜色测定方法加德纳色度法和GB/T12007.4-1989环氧树脂粘度测定方法标准进行检测，结果如下：
色泽，(加德纳)≤2、粘度，(25℃)mPa.s，≤200，储存一年后性能稳定，没有沉淀和结晶现象。
在低温(3-7℃)固化环氧树脂，24小时后固化物坚硬，表面光亮；对比物尚柔软，表面存在油腻物。
实施例2
在装有电动搅拌器，球型冷凝器和温度计的250ml的三口烧瓶中加入二乙烯三胺120g，双酚A130g，开动搅拌器，开始升温，保持温度80℃，反应4.5小时，得到浅色粘状液体。
采用GB/T12007.1-1989环氧树脂颜色测定方法加德纳色度法和GB/T12007.4-1989环氧树脂粘度测定方法标准进行检测，结果如下：
色泽，(加德纳)≤2、粘度，(25℃)mPa.s，≤350，储存一年后性能稳定，没有沉淀和结晶现象。
在低温(3-7℃)固化环氧树脂，24小时后固化物坚硬，表面光亮；对比物尚柔软，表面存在油腻物。
实施例3
在装有电动搅拌器，球型冷凝器和温度计的250ml的三口烧瓶中加入氨基乙基哌嗪110g，壬基酚90g，开动搅拌器，开始升温，保持温度60℃，反应3小时，得到浅色粘性液体。
采用GB/T12007.1-1989环氧树脂颜色测定方法 加德纳色度法和GB/T12007.4-1989环氧树脂粘度测定方法标准进行检测，结果如下：
色泽，(加德纳)≤2、粘度，(25℃)mPa.s，≤150，储存一年后性能稳定，没有沉淀和结晶现象。
在低温(3-7℃)固化环氧树脂，24小时后固化物坚硬，表面光亮；对比物尚柔软，表面存在油腻物。
Claims (8)
1.低温环氧树脂固化剂的制备方法，包括如下步骤：将胺类化合物与酚类化合物，在30-120℃，反应2-14小时，即获环氧树脂固化剂；
胺类化合物与酚类化合物的重量比例为：
胺类化合物∶酚类化合物＝1～5∶1。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反应温度为85℃，反应时间为8小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，胺类化合物∶酚类化合物＝1～3∶1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的胺类化合物包括脂肪胺、脂肪胺改性物或脂环胺。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，脂肪胺为乙二胺、丁二胺、己二胺、二乙稀三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、二乙氨基丙胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、间苯二甲胺、593固化剂、5769固化剂或784固化剂。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所说的脂环胺脂环胺为异佛尔酮二胺、环己二胺、甲基环戊二胺、1，3双(氨甲基)环己烷、4，4’-二氨基二环己基甲烷、氨基乙基哌嗪或5618固化剂中的一种以上。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所说的酚类化合物包括苯酚、双酚A、壬基酚或叔丁基苯酚。
8.根据权利要求1～7任一项4所述的方法制备的环氧树脂固化剂。
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