一种胺固化环氧树脂固化物及其制备方法技术

本申请公开了一种胺固化环氧树脂固化物及其制备方法，属于环氧树脂固化剂技术领域。该胺固化环氧树脂固化物的制备方法包括如下步骤：1

【技术实现步骤摘要】
一种胺固化环氧树脂固化物及其制备方法


[0001]本申请涉及一种胺固化环氧树脂固化物及其制备方法，属于环氧树脂固化剂


技术介绍

[0002]环氧树脂(EP)泛指一类结构中含有2个或2个以上环氧基团的高分子聚合物，可以与固化剂发生交联反应而形成三维网状结构。EP因为其本身具有良好的机械强度、电绝缘性、化学稳定性、耐腐蚀性和优异的粘接性能，使得其被广泛应用在国民生活的各个领域，尤其是在工程建筑、电子电气、涂料、医疗和航空航天等领域。
[0003]然而，环氧树脂的耐温性能尤其是与常规固化剂得到的固化物的耐热等级往往并不高；此外，与一般聚合物材料一样，由C、H、O组成的EP的氧指数只有19，极易燃烧，容易造成火灾，伴随着大量的烟气和有毒气体的释放，易使人窒息而亡，给救援人员带来极大的困难，从而限制了其在很多场合下的使用。目前环氧树脂的阻燃剂主要有两类：添加型阻燃剂和反应型阻燃剂；常用的添加型环氧树脂阻燃剂的优点是可以方便地添加，但是通常会导致材料的机械性能大幅下降，而且可能导致阻燃剂发生迁移现象，从而降低材料的阻燃稳定性。
[0004]随着工程建筑、电子电气、涂料、医疗和航空航天等领域的快速发展，以及环保等级越来越高，对环氧树脂材料的固化剂提出了更严苛的要求，迫切需要研究和开发兼具优异耐热性、机械性能和阻燃性能的环氧树脂固化剂。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，提供了一种胺固化环氧树脂固化物及其制备方法，该反应型阻燃剂同时具有优异的耐热性能、力学性能和阻燃效果，并且对环境影响较小。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]根据本申请的一个方面，提供了一种胺固化环氧树脂固化物的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)将1
‑
氮唑基胺溶解在非质子极性溶剂中，得到第一反应溶液，三氯氧磷与非质子极性溶剂混合得到第二反应溶液，第一反应溶液和第二反应溶液的质量浓度均为3
‑
10％；
[0009](2)在冰水浴中，将第二反应溶液逐滴加入第一反应溶液中反应1
‑
3h，保证反应体系的pH值＞7，期间通过加入敷酸剂来中和反应生成的HCl；
[0010](3)加入去离子水，洗去无机盐和过量的三氯氧磷，直至pH＝7，抽滤后烘干得到产物；
[0011](4)将产物与环氧树脂在60℃以下进行混合，抽真空后在120
‑
130℃下加热1
‑
3h，得到胺固化环氧树脂固化物。
[0012]可选地，1
‑
氮唑基胺、三氯氧磷和敷酸剂的投料比为1：(1.1
‑
2.5)：(3.5
‑
8)。
[0013]可选地，所述产物具有如下结构式：
[0014][0015]可选地，步骤(1)中，将1
‑
氮唑基胺和敷酸剂溶解在非质子极性溶剂中，得到第一反应溶液，所述第一反应溶液中1
‑
氮唑基胺的质量浓度为3
‑
5％。
[0016]可选地，步骤(2)中，反应体系温度在5℃以下。
[0017]可选地，步骤(4)中，产物与环氧树脂的质量比为(0.2
‑
0.5)：1。
[0018]可选地，所述非质子极性溶剂为DMF、DMAc、丙酮、NMP、DMI、DMPU或CH2Cl2中的一种或两种以上混合物。
[0019]可选地，所述敷酸剂为三乙胺、吡啶、哌啶、Na2CO3、NaHCO3、NaAc、K2CO3或KHCO3中的一种或两种以上混合物。
[0020]可选地，所述环氧树脂为环氧树脂E
‑
51、酚醛型环氧树脂704、双酚A型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、4,4'
‑
二氨基二苯甲烷环氧树脂和4,5
‑
环氧己烷
‑
1,2
‑
二甲酸二缩水甘油酯中两种或以上的混合物。
[0021]根据本申请的又一个方面，提供了一种胺固化环氧树脂固化物，所述胺固化环氧树脂固化物由如权利要求1
‑
9任一项所述的制备方法制备得到。
[0022]本申请中，“DMF”为N,N
‑
二甲基甲酰胺，“DMAc”为N,N
‑
二甲基乙酰胺，“NMP”为N
‑
甲基吡咯烷酮，“DMI”为1,3
‑
二甲基
‑2‑
咪唑啉酮，“DMPU”为1,3
‑
二甲基
‑
3,4,5,6
‑
四氢
‑2‑
嘧啶酮，“CH2Cl
2”为二氯甲烷，“Na2CO
3”为碳酸钠，“NaHCO
3”为碳酸氢钠，“NaAc”为醋酸钠，“K2CO
3”为碳酸钾，“KHCO
3”为碳酸氢钾。
[0023]本申请的有益效果包括但不限于：
[0024]1.本申请的胺固化环氧树脂固化物，产物中含有芳杂环(氮唑基)结构，该结构中的仲胺基可以与环氧树脂分子中的环氧基发生固化反应；该分子中有三个氮唑基团，所以与一般的胺类固化剂相比可以显著提升固化物的交联密度，加之芳杂环本身的刚性，也能够使得固化物的耐热等级提高；而由于P＝O基团的强吸电子效应，与之相连的三个仲胺基N原子的电子云密度并不高，不能与环氧基发生反应，因此该结构不会由于交联密度过高而导致固化物脆性过大；同时，由于分子中含有P和N元素，可以使得固化物在良好的耐热性、机械性能的前提下具有较好的阻燃性能。
[0025]2.本申请的胺固化环氧树脂固化物的制备方法，1
‑
氮唑基胺和三氯氧磷通过亲核取代反应生成产物，产物与环氧树脂混合得到胺固化环氧树脂固化物，该方法具有原料来源广泛，制备工艺简单，反应条件易控，操作方便等优点。
[0026]3.本申请的胺固化环氧树脂固化物的玻璃化转变温度(Tg)达到了182
‑
196℃，垂直燃烧测试也达到了UL
‑
94V
‑
0级的难燃状态，弯曲强度、拉伸强度和冲击强度分别高达140MPa、85MPa和28J/m，因此本申请的胺固化环氧树脂固化物同时兼备优异的耐热、力学和阻燃性能，满足工程建筑、电子电气、涂料、医疗和航空航天等领域的应用需求。
附图说明
[0027]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0028]图1为本申请实施例涉及的1
‑
氮唑基胺与三氯氧磷的反应式。
具体实施方式
[0029]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种胺固化环氧树脂固化物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将1
‑
氮唑基胺溶解在非质子极性溶剂中，得到第一反应溶液，三氯氧磷与非质子极性溶剂混合得到第二反应溶液，第一反应溶液和第二反应溶液的质量浓度均为3
‑
10％；(2)在冰水浴中，将第二反应溶液逐滴加入第一反应溶液中反应1
‑
3h，保证反应体系的pH值＞7，期间通过加入敷酸剂来中和反应生成的HCl；(3)加入去离子水，洗去无机盐和过量的三氯氧磷，直至pH＝7，抽滤后烘干得到产物；(4)将产物与环氧树脂在60℃以下进行混合，抽真空后在120
‑
130℃下加热1
‑
3h，得到胺固化环氧树脂固化物。2.根据权利要求1所述的胺固化环氧树脂固化物的制备方法，其特征在于，1
‑
氮唑基胺、三氯氧磷和敷酸剂的投料比为1：(1.1
‑
2.5)：(3.5
‑
8)。3.根据权利要求1所述的胺固化环氧树脂固化物的制备方法，其特征在于，所述产物具有如下结构式：4.根据权利要求1所述的胺固化环氧树脂固化物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将1
‑
氮唑基胺和敷酸剂溶解在非质子极性溶剂中，得到第一反应溶液，所述第一反应溶液中1
‑
氮唑基...

【专利技术属性】
技术研发人员：张相一，李硕同，刘卫亮，王景宾，张旭帅，
申请(专利权)人：山东江山纤维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：