[發明專利]一種含脂環胺單苯并噁嗪型的環氧樹脂固化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201510426681.2
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN104945600B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 史鐵鈞;袁偉;徐國梅
• 申請（專利權）人: 史鐵鈞
• 主分類號: C08G59/50
• 分類號: C08G59/50
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101
• 代理人: 喬恒婷

一、技術領域

本發明涉及一種固化劑及其制備方法，具體說是一種含脂環胺單苯并噁嗪型的環氧樹脂固化劑及其制備方法，作為環氧樹脂的高檔固化劑使用。

二、背景技術

環氧樹脂有萬能膠之稱，具有良好的力學性能、粘接性能、電絕緣性、化學穩定性和加工性，廣泛應用與建筑、機械、電子電器、航天航空等領域。環氧樹脂與固化劑在一定的條件下固化交聯，形成三維網狀的體型結構，因此在環氧樹脂的應用和發展中，固化劑有著舉足輕重的作用。

甲基環戊二胺(TAC)具有飽和的五元環結構，作為環氧樹脂的固化劑，具有與聚醚胺結構類似的空間構象多、柔順性好特點，同時又具有芳香胺環狀結構的剛性和強度，與環氧樹脂的固化產物力學性能優良，色度和光澤優于脂肪胺和聚酰胺,通過合理的結構設計有望結合強度和韌性于一身。甲基環戊二胺的結構上接近環己二胺和異佛爾酮二胺，而價格卻遠低于該類產品，且原材料立足于國內，其潛在優勢十分明顯，可以作為一種新型的固化劑使用。目前，關于脂環族胺固化劑的基礎結構與性能的研究報道較少，但在未來具有廣闊的應用前景。

苯并噁嗪樹脂是在傳統酚醛樹脂的基礎上發展起來的一種新型熱固性酚醛樹脂，一般由酚、胺和多聚甲醛合成而得，是氧、氮原子構成的六元雜環體系，最初是由Holly和Cope在研究Mannich反應中發現。苯并噁嗪樹脂不僅具有傳統酚醛樹脂的優點，還具有合成工藝簡單、來源廣泛、成本低廉，開環固化不需催化劑且無小分子放出，制品的空隙率低幾乎無收縮等優異性能。因此，苯并噁嗪樹脂制備具有重要意義，在航空航天、電子、汽車等工業領域的應用受到越來越廣泛的重視，具有廣闊的應用前景。

三、發明內容

本發明旨在提供一種含脂環胺單苯并噁嗪型的環氧樹脂固化劑及其制備方法，所要解決的問題是通過控制其配料比使甲基環戊二胺保留一個胺并合成單苯并噁嗪環的特殊的固化劑結構，顯著的提高與環氧樹脂固化物的熱穩定性。

本發明通過用壬基酚、甲醛改性TAC得到新型的固化劑，降低了低級胺的揮發性，刺激性和毒性，低粘度液體化，與環氧樹脂易混合，與環氧樹脂配比范圍寬，可調節控制固化速度。

本發明通過用壬基酚、甲醛改性TAC得到新型的固化劑，將本發明應用到環氧樹脂體系除了保留環氧樹脂良好的粘接性、化學穩定性、電絕緣性和加工性外，還提高固化物的熱穩定性、柔韌性等優點。

本發明含脂環胺單苯并噁嗪型的環氧樹脂固化劑的結構式如下：

本發明含脂環胺單苯并噁嗪型的環氧樹脂固化劑的制備方法包括如下步驟：

在室溫條件下，向反應器中加入0.05mol TAC和0.1mol多聚甲醛，然后在攪拌下加入30ml有機溶劑，混合均勻后加入0.05mol壬基酚，升溫至85℃反應5小時，旋轉蒸發去除溶劑和水，真空干燥后即得目標產物，為膠狀的液體。

反應過程如下：

所述有機溶劑選自無水乙醇、二氧六環或甲苯。

以本發明制備的固化劑固化環氧樹脂的過程如下：

將環氧樹脂(E44)與本發明固化劑按照1：0.6的質量比混合，攪拌均勻后靜置陳放以除去攪拌時混入的氣體，固化后即得到環氧樹脂固化物。固化工藝如下：

將共混料置于陶瓷坩堝中，然后將陶瓷坩堝置于鼓風干燥箱中，依次升溫至100℃保溫1h、120℃保溫1h、150℃保溫2h、180℃保溫2h、200℃保溫2h、210℃保溫1h，得到環氧樹脂固化物。

本發明固化劑將脂環胺和苯并噁嗪二者的優點相結合，同時壬基酚(NP)無臭、無毒、無刺激性，價格低，而且在低溫、潮濕的環境下也能固化，且壬基酚具有-C₉H₁₉的長鏈結構，從而可以顯著增加澆注件的柔韌性。

目前，將甲基環戊二胺和苯并噁嗪的結構相結合的固化劑目前在國內尚未報道。

本發明固化劑結構特別，同時含有-NH₂-和苯并惡嗪結構，在室溫是能夠固化的，但是苯并惡嗪結構則需要在高溫狀態下才能開環生成酚羥基與環氧樹脂進一步固化交聯，室溫固化是不完全固化。

與已有技術相比，本發明的有益效果體現在：

1、本發明固化劑成功的將苯并噁嗪引入固化劑中，賦予環氧樹脂的熱穩定性能。

2、本發明固化劑中含有壬基酚的C₉H₁₉的長鏈，賦予環氧樹脂固化物很好的柔韌性能。