环氧树脂固化剂及其制备方法技术

本申请公开了一种环氧树脂固化剂及其制备方法，其中，环氧树脂固化剂包括金属有机框架材料载体以及负载在所述金属有机框架材料载体上的咪唑类化合物。所述金属有机框架材料为UiO

【技术实现步骤摘要】
环氧树脂固化剂及其制备方法


[0001]本申请涉及环氧树脂
，特别是涉及一种环氧树脂固化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属
‑
有机框架材料(MOFs)是一类新型的多孔纳米材料，优点是结构排列有序、高度可调性，并且可以很容易地进行改性，与主体聚合物基质相容性很强。MOFs已被广泛研究用于气体储存和分离、催化、药物输送、传感器、离子导体等。
[0003]环氧树脂是一种应用广泛的热固性树脂，具有良好的电绝缘性、耐化学性、耐磨性、耐高温等优点，现在已成为涂料、胶粘剂、电气绝缘材料以及复合材料重要的树脂基体。环氧树脂在固化之前为液态或低软化点的物质，其状态随着分子骨架种类和聚合度的大小而不同，使用价值有限。环氧树脂只有经过固化之后，才能形成坚韧的、不溶不熔的聚合物，满足各类应用的需求。环氧树脂中的环氧基团，容易与固化剂发生化学反应，形成三维网状结构，因此环氧树脂的固化过程尤为重要，而固化剂是环氧树脂固化过程中最重要的核心成分，固化剂在固化反应中充当交联点的作用，不同的固化剂对固化工艺和固化产品性能的影响是不同的。
[0004]现有技术中，固化剂一旦与树脂混合后，必须在短时间内使用，否则发生凝胶化后无法再使用，造成浪费和污染，而且每次配料过程繁琐造成效率低下。

技术实现思路

[0005]基于此，提供一种环氧树脂固化剂，该固化剂引发环氧树脂的固化过程可控。
[0006]一种环氧树脂固化剂，包括金属有机框架材料载体以及负载在所述金属有机框架材料载体上的咪唑类化合物。
[0007]金属有机框架材料与咪唑类化合物复合后作为固化剂，该固化剂与环氧树脂混合后，组成物储存期长，在一般条件下，不会发生或者很难发生固化反应，但遇到热、光、湿气或压力等外界条件作用下能迅速固化，具有很好的可控性和稳定性。
[0008]以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
[0009]进一步的，所述金属有机框架材料为UiO
‑
66或其改性材料。
[0010]所述UiO
‑
66或其改性材料具有较大的孔道结构，能够负载较多的咪唑类化合物，且制备过程也较为简单方便。
[0011]进一步的，所述咪唑类化合物为2
‑
甲基咪唑、2
‑
乙基咪唑中的一种。
[0012]咪唑类化合物分子结构中含有仲胺活泼氢原子，本身可以作环氧树脂中温固化剂，其分子中同时存在叔胺氮原子，也可以作为环氧树脂体系中的促进剂。
[0013]进一步的，所述金属有机框架材料与咪唑类化合物的质量比例为1:5
‑
1:10。
[0014]进一步的，所述金属有机框架材料采用有机配体与金属盐制备而成，有机配体与
金属盐的比例为1:1
‑
1:5。
[0015]进一步的，所述金属有机框架材料中，金属盐为氧氯化锆。
[0016]进一步的，所述金属有机框架材料中，有机配体为对苯二甲酸、均苯四甲酸中的一种。
[0017]本申请还提供了一种所述环氧树脂固化剂的制备方法，包括：
[0018]步骤1，制备所述金属有机框架材料；
[0019]步骤2，利用甲醇活化所述金属有机框架材料；
[0020]步骤3，活化后的金属有机框架材料与咪唑类化合物的甲醇溶液混合进行负载反应，负载结束经后处理得到所述环氧树脂固化剂。
[0021]步骤1的制备可采用现有技术，例如，称取各反应原料，溶解于N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，油浴加热，离心干燥得到金属有机框架材料粉末。
[0022]步骤3中的后处理包括过滤、干燥步骤，得到的环氧树脂固化剂为粉末状。
[0023]环氧树脂固化剂的制备过程工艺简单、条件温和、对环境友好、绿色环保。，制备过程中产率较高，可操作性强，成本低。
[0024]进一步的，所述步骤2中，活化温度为80～120℃，活化时间为18～36h。
[0025]活化的目的在于打开金属有机框架材料中的孔道，以利于咪唑类化合物的负载。
[0026]进一步的，所述步骤3中，金属有机框架材料与咪唑类化合物的质量比为1:5
‑
1:10。
[0027]足够质量的咪唑类化合物粉末能更加迅速的发生负载反应，减少反应时间，降低生产成本。
[0028]进一步的，所述步骤3中，负载反应进行时，持续搅拌，搅拌转速为600
‑
1000r/min，负载反应时间为18
‑
36h。
[0029]合适的搅拌速度能使咪唑类化合物粉末更好地进入金属有机框架材料的孔道内。
[0030]本申请还提供了一种所述环氧树脂固化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0031](1)称取各反应原料，溶解于N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，油浴加热，离心干燥得到金属有机框架材料粉末；
[0032](2)将合成后的金属有机框架材料粉末在甲醇溶剂下进行活化；
[0033](3)将活化后的金属有机框架材料粉末浸泡在咪唑类化合物的甲醇中，反应过程中持续搅拌，进行负载反应；
[0034](4)将负载反应后的混合物进行过滤、干燥，得到固化剂粉末。
[0035]进一步的，所述油浴温度为60
‑
80℃，离心速率为6000
‑
8000r/min，干燥温度为40
‑
80℃，干燥时间为6
‑
12h。
[0036]本申请的有益效果如下：
[0037](1)本申请固化剂中的金属有机框架MOFs具有排列有序的多孔结构，非常容易被修饰改性。MOFs具有合成方便、比表面积大、孔径可调、热稳定性好等优点，在聚合物基体中加入MOFs，可以克服聚合物的脆性和有限的机械强度。MOFs的混杂特性还带来了与聚合物基体的高度相容性，这是实现纳米粒子在聚合物中均匀分散的关键，而且由于高表面体积比，还可以方便地进行聚合。
[0038](2)作为一种新型的无机
‑
有机杂化材料，与传统的无机填料相比，MOFs的优点集
中在与聚合物基体的相容性更好，并且无需任何有机修饰就能与聚合物链产生很强的相互作用，它的有机基团使其在EP基体中分散良好，是一种很好的杂化材料。
[0039](3)部分咪唑类化合物被填充在MOFs材料的多孔结构内，可以在一定的反应条件下释放出来，降低环氧树脂的固化点，增强材料的韧性。
[0040](4)由MOFs负载咪唑类化合物得到的潜伏性环氧树脂固化剂，具有很好的热反应活性和潜热性能，降低了树脂的固化温度，提高了树脂的交联性能和固化后的稳定性。
附图说明
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂固化剂，其特征在于，包括金属有机框架材料载体以及负载在所述金属有机框架材料载体上的咪唑类化合物。2.根据权利要求1所述的环氧树脂固化剂，其特征在于，所述金属有机框架材料为UiO
‑
66或其改性材料。3.根据权利要求1所述的环氧树脂固化剂，其特征在于，所述咪唑类化合物为2
‑
甲基咪唑、2
‑
乙基咪唑中的一种。4.根据权利要求1所述的环氧树脂固化剂，其特征在于，所述金属有机框架材料与咪唑类化合物的质量比例为1:5
‑
1:10。5.根据权利要求1所述的环氧树脂固化剂，其特征在于，所述金属有机框架材料采用有机配体与金属盐制备而成，有机配体与金属盐的比例为1:1
‑
1:5。6.根据权利要求5所述的环氧树脂固化剂，其特征在于，所述金属有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：狄宁宇，陆云峰，高俊阔，王关全，杨海明，王文佳，姚菊明，许坤，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：