[發(fā)明專利]一種固化劑及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111909359B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設計）人: 王雷;張磊;麥裕良;李偉浩
• 申請（專利權）人: 廣東省石油與精細化工研究院
• 主分類號: C08G59/50
• 分類號: C08G59/50;C07D251/04;C07D403/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發(fā)明提供一種固化劑及其制備方法和應用。該固化劑兼具降解性和不同數(shù)目的固化活性基團，能實現(xiàn)固化物交聯(lián)密度和性能的調節(jié)。本發(fā)明以含4?6個伯胺基團的固化劑與環(huán)氧預聚物混合固化得到的固化物交聯(lián)密度可調、力學強度高，按標準測試方法GB/T2567?2008，測得楊氏模量可達2893MPa，最大應力可達95MPa，可替代傳統(tǒng)固化劑。

技術領域

本發(fā)明屬于固化劑技術領域，尤其涉及一種固化劑及其制備方法和應用。

背景技術

環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的力學性能、電絕緣性能、粘接性能等，因而廣泛應用于復合材料、澆注件、電子電器等領域，是應用和研究最為廣泛的熱固性樹脂品種之一。但因其難降解性使得廢棄環(huán)氧樹脂制品被當作垃圾進行處理，造成嚴重的環(huán)境污染。因此，研究可降解環(huán)氧樹脂具有重要的理論和實際意義。

目前可降解環(huán)氧樹脂的研究主要在可降解環(huán)氧固化劑的合成和制備可降解環(huán)氧預聚物。或是在固化劑中通過引入可斷裂縮酮和縮醛基團，或直接合成帶有環(huán)氧基團的六氫三嗪衍生物，來達到可降解目的，但這些方法的合成過程較復雜，有大量副產(chǎn)物，且其固化物不能完全分解。

寧波材料所馬松琪報道了一種具有具有3個酰肼基團和六氫三嗪環(huán)結構的胺類固化劑，其制備的環(huán)氧固化物，具有較好的力學性能和降解性能。該固化劑的合成方法雖較為簡單，但固化物的交聯(lián)密度不可調，且相比于傳統(tǒng)固化劑如DDM的交聯(lián)密度要低，力學性能差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種兼具降解性和固化活性基團數(shù)目不同的固化劑及其制備方法和應用，進而實現(xiàn)固化物交聯(lián)密度和性能的調節(jié)。通過合成含不同數(shù)目的硝酸基的六氫三嗪衍生物，經(jīng)還原獲得伯胺基團個數(shù)不同的固化劑，進而采用不同固化劑與環(huán)氧預聚物固化實現(xiàn)控制固化物的交聯(lián)密度的目的。本發(fā)明的固化劑可同時賦予環(huán)氧固化物高的力學強度和酸降解特性。

本發(fā)明所采取的技術方案為：

本發(fā)明的第一個方面，提供：

一種固化劑，具有式I的通式，

其中，A、B獨立選自脂肪亞烴基、芳香基、脂肪環(huán)烴基、雜環(huán)中的至少一種；R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆中至少4個為-NH₂，其余的獨立選自-H、-CH₃、-OH中的至少一種。

優(yōu)選的，上述I選自下組：

本發(fā)明的第二個方面，提供：

一種上述固化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)溶劑a中加入和甲醛，反應得到含硝酸基的二元仲胺；

(2)溶劑b中加入二元仲胺、甲醛和滴加酸性溶液，反應后提純得到六氫三嗪環(huán)的中間產(chǎn)物；

(3)六氫三嗪環(huán)的中間產(chǎn)物經(jīng)胺化反應，得到環(huán)氧樹脂固化劑。

優(yōu)選的，上述和上述中，X₁、X₂至少有一個為硝酸基，其余的為選自-H、-CH₃、-OH中的至少一種。

優(yōu)選的，上述為選自對硝基苯胺、對硝基芐胺、4-硝基萘胺、3,5-二硝基苯胺、2-胺基-5-硝基吡啶、2-胺基-5-硝基嘧啶中的至少一種。

優(yōu)選的，上述為選自對硝基苯胺、對硝基芐胺、4-硝基萘胺、3-硝基5-甲基苯胺、3,5-二硝基苯胺、2-胺基乙醇、2-硝基乙胺、3-硝基丙胺、4-硝基丙胺、2-胺基-5-硝基吡啶、2-胺基-5-硝基嘧啶中的至少一種。

優(yōu)選的，上述步驟(1)中所述和所述甲醛的摩爾比為1：1～3。