[發明專利]一種多微孔環氧基熱固性樹脂及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 200810198509.6
• 申請日: 2008-09-12
• 公開（公告）號: CN101357996A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 陳鳴才;艾好;許凱;劉歡
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州化學研究所
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08L63/00;C08G59/50
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 李衛東

技術領域

本發明涉及一種多微孔環氧基熱固性樹脂及其制備方法和應用，屬于化學化工領域。

背景技術

環氧單體-胺體系受熱聚合交聯后硬化成某種交聯程度的材料，分子鏈之間彼此糾纏在一起，形成了三維網狀結構，具有很強的內聚力和分子結構密度，屬一類最常用的熱固性聚合物。此類聚合物具有不溶不熔、耐熱性好(可達200℃以上)、粘接性能優異、固化收縮率小、耐酸堿和溶劑性能優良性優良等特點，已大量應用于粘合劑、涂料、電子線路板基材和塑封料等。

環氧單體可以與二元胺化合物組成共聚交聯反應體系反應機理如下所示：

由反應可以看出，反應的結果是環氧單體與交聯劑形成了一個大型的三維網狀結構，通過分子的排列，可以形成具有多孔穴的基本物理結構。

而多微孔形態是膜的基本物理結構，基于這種微孔物理結構，提供了一定強度的隔離性和有選擇透過性，因而廣泛存在或應用于生命系統能量和物質傳輸和感應、工業生產的過濾和分離、電池中電解質正極負極材料的隔離等領域。

研究和已經應用的有機高分子多孔材料通常經由聚合物溶液或熔體(熱塑性聚合物)制備，主要方法包括：1)浸沒沉淀相轉化法，溶劑與非溶劑發生液液相分離或液固相分離，分成聚合物富相和貧相，前者交聯成膜主體后者成孔；2)應力場下熔融擠出拉伸制備，純高聚物垂直擠出方向平行排列的片晶結構拉開成微孔；3)熱誘導相分離，聚合物和稀釋劑降低溫度時產生的固液或液液相分離；4)超臨界CO2制備聚合物微孔膜；5)自組裝制備。

國內外對于熱塑性樹脂成多孔材料研究比較多，但是對熱固性樹脂制成多微孔結構材料鮮有提及。而環氧固化物具有上面提到的優異性能，我們嘗試將熱固性環氧聚合物應用于多孔材料中去。

我們在大量前期研究工作中發現，在環氧和多胺反應中，由于固化劑均勻分散在環氧樹脂中，隨著溫度的升高，環氧基團和氨基上的氫發生發應，隨著共聚交聯反應，局部發生許多的微觀相分離，隨著反應的繼續進行，反應體系形成一個巨大的貫穿三維致密網絡結構。

發明內容

本發明的首要目的在于提供一種多微孔環氧基熱固性樹脂的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種由上述方法制備的多微孔環氧基熱固性樹脂。

本發明的再一目的在于提供一種上述多微孔環氧基熱固性樹脂的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種多微孔環氧基熱固性樹脂的制備方法，包括下述操作步驟：

(1)將摩爾比為2：1的環氧樹脂和固化劑混合均勻，加入有機溶劑中，混合攪拌均勻；

(2)將反應體系的溫度控制在30～80℃，反應時間為10～50h，得到聚合物；

(3)將步驟(2)得到的聚合物進行超臨界二氧化碳萃取除去溶劑，得到多微孔環氧基熱固性樹脂。

步驟(1)所述的固化劑是乙二胺、4，4′-二氨基二苯基甲烷(DDM)、甲基環戊二胺或4，4′-二氨基二環己基甲烷中的一種。

步驟(1)所述的有機溶劑是丙酮、四氫呋喃或四氯化碳中的一種。

步驟(1)所述的有機溶劑在反應體系中的體積百分比含量為1％～99％。

步驟(2)所述的溫度控制在50～70℃，反應時間為20～40h。

步驟(3)所述的超臨界二氧化碳萃取的萃取壓力為8～40Mpa，優選10～25Mpa；萃取溫度為30～60℃，優選30～40℃。

由上述方法制備的多微孔環氧基熱固性樹脂可應用于個人護理用品、微分離器、微反應器、分子光電器件、催化材料、封裝材料、智能開關、傳感器、人工組織器官、可控釋藥物、高溫過濾或電池隔膜。

本發明的作用機理是：聚合物單體環氧樹脂和固化劑是具有在一定的條件下可以產生化學反應產生交聯結構的物質。所選用的有機溶劑在一定溫度條件下通過與反應單體形成氫鍵或分子間共軛結構的形成，進而影響反應過程，固化生成多微孔的功能性環氧材料，有機溶劑對于單體和固化劑是化學惰性的，不參與固化反應。反應結束后將固化產物放入二氧化碳中，穩定一定的溫度和壓力，使得二氧化碳達到超臨界狀態，由于選用的有機溶劑在超臨界二氧化碳中易溶解，當降至常溫常壓時，溶劑隨著二氧化碳揮發而被萃取出來。