[發明專利]一種酚醛胺環氧潛伏性固化劑及制備方法和用途

在審

• 申請號: 201910900902.3
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN110746581A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 鄧玉媛;趙智
• 申請（專利權）人: 遼寧石油化工大學
• 主分類號: C08G59/62
• 分類號: C08G59/62;C08L63/04;C09D163/04;C09J163/04;C07C213/02;C07C215/50
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本發明公開了一種酚醛胺環氧潛伏性固化劑及制備方法和用途，其特點是將酚類化合物、伯胺和多聚甲醛在非極性溶劑中反應，反應結束后經室溫靜置、過濾、重結晶、研磨，得酚醛胺環氧潛伏性固化劑，產物純度和產率高，合成路線短，方法簡單，利于實現產業化。本發明提供的酚醛胺環氧潛伏性固化劑既保持了酚醛胺固化劑活性高、與環氧固化物機械性能和耐熱性好的優點，又可作為熱致性潛伏性固化劑，在室溫下的適用期超過一個月，與環氧樹脂混合后室溫潛伏，中溫固化，可用于澆鑄、涂料、粘接劑和復合材料，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種酚醛胺環氧潛伏性固化劑及制備方法和用途，屬于環氧樹脂固化劑及其制備和應用技術領域。

背景技術

環氧樹脂由于諸多優點被廣泛應用于粘接、耐腐蝕涂料、電器絕緣材料、復合材料等制造。環氧樹脂只有與固化劑反應形成三維網狀結構后才能被實際使用，因此固化劑十分重要。固化劑可分為顯在型和潛伏型。潛伏性固化劑簡化了環氧使用方法，避免了顯在性固化劑現場配料時帶來的誤差大、混合不均等問題，應用范圍日益擴大，因此潛伏性固化劑，尤其是熱致性潛伏固化劑的開發顯得十分必要。

目前應用最廣泛的潛伏性固化劑是雙氰胺。雙氰胺室溫下為固體，以粉末的形式分散于環氧樹脂中，在加熱情況下，雙氰胺熔融并與環氧樹脂發生固化反應。雙氰胺固化劑最大的問題是固化溫度高，固化條件為160~180℃/60~20min，屬于高溫固化劑。為了降低固化溫度，常加入促進劑與雙氰胺配合使用，但是往往犧牲了貯存穩定性。另一種研究較為廣泛的是咪唑類固化劑，咪唑類固化劑與環氧混合后易反應，貯存期短，僅數天即凝膠，作為潛伏性固化劑其潛伏性不夠，需對它進行改性，以鈍化其活性。微膠囊化固化劑在加熱或受壓下膠囊破壞，釋放出固化劑與環氧反應。膠囊膜太脆弱時，在配制或運輸過程中易受破壞導致貯存性降低；膜太強韌，固化時則需要較高的溫度和壓力，因此實用存在一定問題。

酚醛胺型環氧樹脂固化劑是一種利用酚類化合物、醛類化合物和胺類化合物通過曼尼希反應制備的改性胺固化劑，酚醛胺固化劑具有諸多的優點：降低了低級胺的揮發性、刺激性和毒性；結構中引入酚醛骨架，提高了固化物的耐熱性；結構中引入酚羥基，提高了固化反應活性；提高了環氧樹脂與輔助材料的相容性和親和性。通過酚和胺的種類和配比改變，可以得到系列化的酚醛胺固化劑。CN103113544B使用混合酚、多聚甲醛和混合胺通過曼尼希縮合制備一種酚醛胺固化劑，固化溫度低，固化物性能好，工藝簡單，對設備要求不高，易于工業化生產。丁超等人（丁超, 李石, 王景山, 等. 現代涂料與涂裝, 2018,v.21；No.200(02):13-16）選擇酚醛胺固化劑作為酚醛型環氧F51涂料用固化劑，涂料表現出了優異的耐溫性能、機械性能和耐化學介質性。但是，目前酚醛胺固化劑往往不是單一物質，而是齊聚物，表現為低粘度液體，是一種顯在性固化劑，不具有潛伏性。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的問題，提供一種酚醛胺型環氧樹脂用潛伏性固化劑及制備方法和用途，固化劑制備方法簡單，與環氧樹脂的混合物儲存穩定性好，適用期長，能夠中溫固化，固化物具有優異的耐熱性和機械性能，可以用于澆鑄、涂料、粘接劑和復合材料。

本發明提供的酚醛胺環氧樹脂潛伏性固化劑，其結構式為：

其中R₁為、、、或；R₂為-H、-CH₃、-Cl或-NO₂； R₃為-H或-CH₃。

本發明提供上述環氧樹脂潛伏性固化劑的制備方法，該方法為：將酚類化合物和伯胺加入非極性溶劑中，在40~50^oC攪拌10~30min；之后加入多聚甲醛；完成后升溫至70~110^oC，繼續反應1~5h；反應結束后，室溫靜置12~24h，過濾，使用極性溶劑重結晶，過濾、真空干燥、研磨，即得所述酚醛胺環氧潛伏性固化劑。