[發明專利]環氧樹脂快速固化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 200810038038.2
• 申請日: 2008-05-26
• 公開（公告）號: CN101591424A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 朱麟勇;李欣欣;朱麟潤
• 申請（專利權）人: 張家港卡邦新材料有限公司
• 主分類號: C08G59/40
• 分類號: C08G59/40;C08K5/523
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司
• 代理人: 羅大忱

技術領域

本發明涉及一種固化劑，特別是涉及一種用于環氧樹脂的離子絡合型 磷酸酯固化劑。

背景技術

環氧樹脂是一類非常重要的化工原料，通常在加入一定比例的固化劑， 混合均勻后在常溫或加熱的條件下固化，其固化后有著良好的機械強度、 耐腐蝕性、電絕緣性被廣泛地應用在涂料、膠粘劑、塑料、復合材料等領 域。能使環氧樹脂樹脂固化的物質很多，很多場合需要在室溫的條件下進 行固化粘接，這就需要使用活性較高的室溫固化劑，低分子胺類如二乙基 三胺、三乙基四胺等在常溫下能有效固化環氧樹脂，是常見的室溫固化劑。 但是低分子胺固化劑具有氣味和毒性大，易氧化黃變等缺點。為此，有很 多新技術和方法進行改性，如中國專利200410022810通過改性多胺、羥基 化合物和硫脲復合物得到一種30分鐘達到強度的室溫固化劑；中國專利公 開CN1289348公開了一種可以室溫與環氧樹脂反應的硫醇化合物；漢高公 司的CAPCURE3830-81也是一類叔胺催化的硫醇類化合物，其在低溫有 較好的固化活性，顏色也較低，但是其獨特的臭味及其固化產物機械強度 不高限制了其大面積的應用。

另一方面，聚合物的阻燃在應用中十分重要，已經證明含磷元素的化 合物具備阻燃性，如磷酸酯類物質作為阻燃劑已廣泛應用在工業的各個領 域。將磷元素引入環氧樹脂的固化劑，而同時賦予固化產物具備阻燃性是 十分有效的，如中國專利CN1681865，美國專利4973631、6403220及日本 專利JP61134395，它們都采用了具有能和環氧樹脂反應的基團如胺基、巰 基、酚羥基等取代的氧化磷類化合物。中國專利CN101050331涉及一種酸 式磷酸酯與環氧樹脂固化作為阻燃防火涂料。發明人的前期專利 PCT/CN2004/000034利用多聚磷酸與含羥基化合物反應制備酸式磷酸酯， 可以與環氧樹脂室溫快速固化，但是仍然存在耐介質性不佳的缺陷，影響 使用范圍和性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種環氧樹脂快速固化劑及其制備方法，以克服 現有技術存在的上述缺陷。

本發明所提供的快速固化環氧固化劑，其結構通式如式(1)：

其中：R₁和R₂為H或其它有機取代基團，R₁和R₂可以相同或不同；

當R₁或R₂為氫，表示為單酯化磷酸酯；

當R₁和R₂都被取代，表示雙酯化磷酸酯化合物；

M為金屬離子，優選的M為金屬離子為Zn、Ca、Fe或Cu等具有多 價狀態的金屬離子；

其它有機取代基團包括烷基、烷氧基或酯基；

在分子結構上，單個分子上可以含單個磷酸官能團，也可以是兩個， 甚至是多個；

同時，金屬離子M至少為一個，也可以是兩個或者多個；

同一個分子結構中，至少有一個磷酸官能團。

上述的化合物的制備方法，包括如下步驟：

(1)將羥基化合物和磷酸酯化試劑多聚磷酸，在惰性氣體保護下反應， 反應溫度為50～150℃，優選為60～110℃，反應時間為2～8小時，根據 體系粘度，可以加入有機溶劑，控制羥基的轉化率大于95％，然后加入磷 酸酯化試劑重量的1-5％的水進行水解，水解溫度為常溫～100℃，時間為 1～5小時，使磷酸單酯含量大于60％，磷酸雙酯的含量不高于30％，游離 磷酸不高于10％；

以五氧化二磷計算，磷酸酯化試劑∶羥基化合物為1∶2-6，摩爾比；

所述的磷酸酯化試劑為多聚磷酸或者五氧化二磷；

所述的有機溶劑選自脂肪烷烴、芳香烴、酮類、酯類、醇類等常見的 溶劑中，體系粘度控制在適合于攪拌。

(2)加入金屬離子化合物，以酸式磷酸酯的P-OH計，金屬離子的加 入量為P-OH的摩爾百分數為10～50％，反應溫度為20～65℃，反應時間 為2～10小時，即可獲得產品；