一种高交联耐高温酚醛环氧树脂及其制备方法技术

一种高交联耐高温酚醛环氧树脂及其制备方法，该制备方法首先将酚醛环氧预聚体与氨基单体混合均匀，在0

【技术实现步骤摘要】
一种高交联耐高温酚醛环氧树脂及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种高交联耐高温酚醛环氧树脂及其制备方法，适用于在提高提高酚醛环氧树脂交联度的同时，降低酚醛环氧树脂的交联固化温度，极大的降低保温隔涂层施工难度。

技术介绍

[0002]在石油化工、动力船舶和供热等领域，每年因管道散热而损失的能量约占总能耗的三分之一，管道大量散热也会导致工作环境的恶化，给生产经营带来诸多安全隐患。保温隔热技术是降低能量耗散和改善工作环境的重要途径。
[0003]隔热保温涂料是一种从传热机理出发，有的放矢地降低热量在基材中传递的新型功能涂料。与传统的保温材料相比，涂料施工工艺简单，能够对弯头、三通、阀门等异形件实现全面覆盖，隔热保温涂料保温效果优异，设备及管道的损坏情况易于被检测，系统维护难度及维护成本能大幅下降。涂层的阻隔作用也可有效避免腐蚀因子在管道表面的富集，减缓设备及保温系统的腐蚀速率，提高其使用寿命。
[0004]长久耐高温树脂是隔热保温涂料的核心成分之一，树脂的耐热性能决定着涂层的使用寿命和隔热能力。酚醛环氧树脂又称F型环氧树脂，是综合性能优异、用途很广的热固性高分子树脂。其固化时可以提供很多的交联点，极易形成高交联度的三维结构，兼有酚醛树脂和环氧树脂的性能，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和良好的强度，尤其作为基体粘接树脂在复合材料制备和应用领域发挥着重要作用。相比于有机硅、有机氟和聚酰亚胺等典型耐高温树脂，酚醛环氧树脂因其具有原料易得、成本低、交联度高和对基材的粘附力高等优势，已成为通用性隔热保温涂料的主要基体树脂和未来的重要发展方向。
[0005]提高酚醛环氧树脂的综合耐热性能是研究的重点。为了提高酚醛环氧树脂的耐热性，一方面，必须通过在分子骨架上引入大的刚性基团的方法来提高Tg，例如刚性结构较大的萘酚、芴、联苯和双酚等，但是热学性质的提高通常与其可溶解性﹑熔融粘度等易加工性呈反向关系，即如果在分子结构中引入大的刚性基团，可能会造成其在常用溶剂如丙酮和乙二醇单甲醚中溶解性变差，熔融粘度显著增加，不利于加工工艺和涂层成膜，故在以后的研究中，国内外主要研究机构均是在寻求各方面平衡的酚醛环氧树脂；另一方面，树脂耐高温性能与交联度相关，需要尽可能地提高酚醛环氧树脂的交联度，以及，酚醛环氧树脂的交联固化需要较高的反应温度，通常需要在50℃以上，甚至有些反应需要在150℃，只有达到较高的反应温度，交联固化率才能达到较高的程度。然而，较高的交联固化温度不仅增加了隔热保温材料的生产成本和安全风险，而且极不利于隔热保温涂层的施工和对涂层的维护。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的上述问题，提供一种提高酚醛环氧树脂交联度的同时，降低酚醛环氧树脂交联固化温度的高交联耐高温酚醛环氧树脂及其制备方
法。
[0007]为实现以上目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0008]一种高交联耐高温酚醛环氧树脂，所述高交联耐高温酚醛环氧树脂由酚醛环氧预聚体链段、氨基单体链段、酰氯单体链段组成，高交联耐高温酚醛环氧树脂具有如下结构：
[0009][0010]上式中，R1、R2为脂肪族或芳香族烷烃结构，R3为具有等于或大于2的官能度的氨类结构或醚类结构，m、n为重复链段结构单元数。
[0011]以占高交联耐高温酚醛环氧树脂总的质量百分数计，所述酚醛环氧预聚体链段、氨基单体链段、酰氯单体链段的含量分别为20
‑
80wt％、5
‑
50wt％、5
‑
60wt％。
[0012]以占高交联耐高温酚醛环氧树脂总的质量百分数计，所述酚醛环氧预聚体链段、氨基单体链段、酰氯单体链段的含量分别为30
‑
70wt％、10
‑
40wt％、10
‑
50wt％。
[0013]一种高交联耐高温酚醛环氧树脂的制备方法，所述制备方法依次包括以下步骤：
[0014]S1、将酚醛环氧预聚体与氨基单体混合均匀，在0
‑
100℃下充分反应后得到环氧基团开环后的酚醛环氧树脂预聚体；
[0015]S2、将环氧基团开环后的酚醛环氧树脂预聚体与酰氯单体混合均匀，在0
‑
80℃下交联后制得高交联耐高温酚醛环氧树脂。
[0016]步骤S1中，将酚醛环氧预聚体、氨基单体溶于第一溶剂中进行开环反应，所述第一溶剂包括四氢呋喃、二氯甲烷、丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯中、乙酸乙酯中的任意一种或两种以上的组合。
[0017]步骤S2中，将环氧基团开环后的酚醛环氧树脂预聚体、酰氯单体溶于第二溶剂中进行交联，所述第二溶剂包括丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、二乙醚、甲苯、二甲苯、正丁醚、丁酮、甲基乙基酮、乙酸乙酯中的任意一种或两种以上的组合。
[0018]步骤S1中，所述开环反应时长为1h
‑
3d；
[0019]步骤S2中，所述交联反应时长为5min
‑
48h。
[0020]所述酚醛环氧树脂预聚体包括苯酚型酚醛环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、邻甲酚醛型环氧树脂中的任意一种或两种以上的组合。
[0021]所述氨基单体包括乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、哌嗪、胺乙基哌嗪、苯二胺、环己烷二胺、三乙胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯醚、二氨基二苯基砜、苯二甲胺、苄基二甲胺、异氟尔酮二胺、1,4
‑
二氨基哌嗪、二氨基芴、二氨基萘、1,3,5
‑
三氨基苯、1,3,6
‑
三氨基己烷中的任意一种或两种以上的组合。
[0022]所述酰氯单体包括苯二酰氯、丁二酰氯、1,7
‑
庚二酰氯、4,4
’‑
二酰氯二苯醚、反丁烯二酰氯、1,4
‑
环己二酰氯、2,5
‑
呋喃二甲酰氯、吡啶二甲酰氯、1,3
‑
金刚烷二甲酰氯、3,4
‑
噻吩二甲酰氯、萘二甲酰氯、二茂铁甲酰氯中的任意一种或两种以上的组合。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0024]本专利技术一种高交联耐高温酚醛环氧树脂的制备方法，首先将酚醛环氧预聚体与氨基单体混合均匀，在0
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100℃充分反应后得到环氧基团开环后的酚醛环氧树脂预聚体，然后将环氧基团开环后的酚醛环氧树脂预聚体与酰氯单体混合均匀，在0
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80℃下交联后制得高交联耐高温酚醛环氧树脂；由于酚醛环氧树脂预聚体开环后产生的羟基活性较低，难以再次被封端和交联，从而成为高温环境下的劣化部位和分子链段断裂点，降低树脂的耐高温性能，本设计一方面，利用具有二官能度或多官能度的氨类单体作为酚醛环氧预聚体的“开环剂”，使开环后的酚醛环氧预聚体具有更多的活性官能团和更高的反应活性，充分利用环氧基团开环后产生羟基以及接枝末端上的氨基作为交联点，显著提高酚醛环氧树脂的交联度，从而提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高交联耐高温酚醛环氧树脂，其特征在于：所述高交联耐高温酚醛环氧树脂由酚醛环氧预聚体链段、氨基单体链段、酰氯单体链段组成，高交联耐高温酚醛环氧树脂具有如下结构：上式中，R1、R2为脂肪族或芳香族烷烃结构，R3为具有等于或大于2的官能度的氨类结构或醚类结构，m、n为重复链段结构单元数。2.根据权利要求1所述的一种高交联耐高温酚醛环氧树脂，其特征在于：以占高交联耐高温酚醛环氧树脂总的质量百分数计，所述酚醛环氧预聚体链段、氨基单体链段、酰氯单体链段的含量分别为20
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80wt％、5
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50wt％、5
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60wt％。3.根据权利要求2所述的一种高交联耐高温酚醛环氧树脂，其特征在于：以占高交联耐高温酚醛环氧树脂总的质量百分数计，所述酚醛环氧预聚体链段、氨基单体链段、酰氯单体链段的含量分别为30
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70wt％、10
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40wt％、10
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50wt％。4.一种根据权利要求1所述的高交联耐高温酚醛环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述制备方法依次包括以下步骤：S1、将酚醛环氧预聚体与氨基单体混合均匀，在0
‑
100℃下充分反应后得到环氧基团开环后的酚醛环氧树脂预聚体；S2、将环氧基团开环后的酚醛环氧树脂预聚体与酰氯单体混合均匀，在0
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80℃下交联后制得高交联耐高温酚醛环氧树脂。5.根据权利要求4所述的一种高交联耐高温酚醛环氧树脂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，将酚醛环氧预聚体、氨基单体溶于第一溶剂中进行开环反应，所述第一溶剂包括四氢呋喃、二氯甲烷、丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯中、乙酸乙酯中的任意一种或两种以上的组合。6.根据权利要求4或5所述的一种高交联耐高温酚醛环氧树脂的制备方法，其特征在于：步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：严明龙，蓝席建，耿佳东，程建军，吴斌，朱能杰，唐高玉，易轩，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：