本發明涉及環氧樹脂技術領域,特別是涉及一種多元固化助劑及其在多元固化環氧樹脂方面的應用。
背景技術:
傳統的環氧樹脂固化機理是基于端環氧基官能團的反應,主要有(1)加成聚合型固化,其固化劑品種有:多元胺、改性多元胺、酸酐、高分子預聚物;(2)催化聚合性固化,其固化劑品種有:陰離子聚合型固化劑(叔胺、咪唑等)、陽離子聚合型固化劑(bf3絡合物等)。雖然環氧樹脂具有很多優異的性能,但總有一些不盡人意的方面。諸如要求高的耐熱性、高強度與韌性、好的施工性與環保性、好的綜合技術經濟性、一些特殊材料(如聚烯烴、芳香族聚酰胺等)的粘結性等。
此外,在一些要求低粘度的環氧樹脂領域,主要是采取添加稀釋劑的方法來解決。而傳統的環氧樹脂稀釋劑包括含環氧基官能團的活性稀釋劑(可參與固化反應)和不含環氧基官能團的非活性稀釋劑(相當于溶劑,不參與固化反應)。不含環氧基官能團的非活性稀釋劑稀釋效果較好,但毒性較大且影響環境,殘留非活性稀釋劑還嚴重影響固化物的性能。含環氧基官能團的活性稀釋劑則氣味大,帶入固化體系的有機氯含量高。
技術實現要素:
基于此,有必要針對背景技術中存在的問題,提供一種多元固化助劑,該多元固化助劑用于多元固化環氧樹脂,在不改變傳統的端環氧基官能團反應固化方式的同時,引入可反應的醛基官能團和不飽和官能團中的至少一種作為環氧基官能團之外的反應基團,并提供條件使其反應固化,使環氧樹脂固化物產生一種互穿網絡結構,從而提高其固化物的耐熱性、強度與韌性、粘結性及耐老化性等,并且還可作為非環氧基活性稀釋劑,大幅降低由于添加環氧基稀釋劑而引入的高有機氯含量。
一種多元固化助劑,由以下質量份數的組分復配而成:
沸點在110℃以上的醛類化合物及不飽和官能團類化合物中的至少一種59~99.9份;
環氧基活性稀釋劑0~40份;
消泡劑0.1~1.0份。
在其中一個實施例中,所述沸點在110℃以上的醛類化合物選自高碳脂肪醛化合物、芳香醛化合物、脂環醛化合物、脂肪醛的低聚物、雜環醛化合物及萜烯醛化合物中的至少一種。
在其中一個實施例中,所述不飽和官能團類化合物選自不飽和酸的酯類化合物、不飽和醇的酯類化合物及沸點在100℃以上的不飽和烴類化合物中的至少一種。
在其中一個實施例中,所述不飽和酸的酯類化合物選自丙烯酸的酯類化合物、甲基丙烯酸的酯類化合物、馬來酸的酯類化合物、富馬酸的酯類化合物、桐油酸的酯類化合物及亞麻油酸的酯類化合物中的至少一種。
在其中一個實施例中,所述不飽和醇的酯類化合物選自烯丙醇的酯類化合物及糠醇的酯類化合物中的至少一種。
在其中一個實施例中,所述沸點在100℃以上的不飽和烴類化合物選自丁二烯低聚物、異戊二烯低聚物及多乙烯基苯中的至少一種。
在其中一個實施例中,所述消泡劑選自磷酸三丁酯、正丁醇、異丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正辛醇及異辛醇中的至少一種。
上述多元固化助劑在多元固化環氧樹脂方面的應用。
上述多元固化助劑用于多元固化環氧樹脂,在不改變傳統的端環氧基官能團反應固化方式的同時,引入可反應的醛基官能團和不飽和官能團中的至少一種作為環氧基官能團之外的反應基團,并提供條件使其反應固化,使環氧樹脂固化物產生一種互穿網絡結構,從而提高其固化物的耐熱性、強度與韌性、粘結性及耐老化性等,并且還可作為非環氧基活性稀釋劑,大幅降低由于添加環氧基稀釋劑而引入的高有機氯含量。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂,下面對本發明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施,本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進,因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
一種多元固化助劑,由59~99.9質量份的沸點在110℃以上的醛類化合物及不飽和官能團類化合物中的至少一種、0~40質量份的環氧基活性稀釋劑和0.1~1.0質量份的消泡劑復配而成。
其中,沸點在110℃以上的醛類化合物選自高碳脂肪醛化合物、芳香醛化合物、脂環醛化合物、脂肪醛的低聚物、雜環醛化合物及萜烯醛化合物中的至少一種。
不飽和官能團類化合物選自不飽和酸的酯類化合物、不飽和醇的酯類化合物及沸點在100℃以上的不飽和烴類化合物中的至少一種。
優選的,上述不飽和酸的酯類化合物選自丙烯酸的酯類化合物(例如丙烯酸辛酯、丙烯酸環己酯等)、甲基丙烯酸的酯類化合物(例如甲基丙烯酸芐酯等)、馬來酸的酯類化合物(例如馬來酸二丁酯等)、富馬酸的酯類化合物、桐油酸的酯類化合物及亞麻油酸的酯類化合物中的至少一種。
上述不飽和醇的酯類化合物選自烯丙醇的酯類化合物及糠醇的酯類化合物中的至少一種。
上述沸點在100℃以上的不飽和烴類化合物選自丁二烯低聚物、異戊二烯低聚物及多乙烯基苯中的至少一種。
優選的,上述消泡劑選自磷酸三丁酯、正丁醇、異丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正辛醇及異辛醇中的至少一種。
上述多元固化助劑,選取沸點在110℃以上的醛類化合物及不飽和官能團類化合物中的至少一種,在保留原環氧基官能團固化的同時,可提供醛基官能團及不飽和基官能團中的至少一種固化功能。
其中,選取沸點在110℃以上的醛類化合物,其醛基官能團具有反應活性高且具備多種反應活性的特性,因此,可與環氧樹脂體系中的羥基、活潑胺基或酸酐等基團或苯環上的活性點進行縮合及加成反應而產生交聯,增加新的固化方式。
而選取不飽和官能團類化合物,則可利用不飽和官能團類化合物的自身交聯,或與環氧樹脂體系中的不飽和基團(主要來源于固化劑或改性環氧樹脂)反應,增加新的固化方式。
此外,選取沸點在110℃以上的醛類化合物,避免了其在環氧樹脂固化過程中揮發而影響環境。
上述多元固化助劑在多元固化環氧樹脂方面的應用:(1)在不改變傳統的環氧樹脂的固化方式,即端環氧基官能團反應固化方式的同時,引入可反應的醛基官能團(-cho)和不飽和官能團(-ch2=ch2-)中的至少一種作為環氧基官能團之外的反應基團,并提供條件使其反應固化,使環氧樹脂固化物產生一種互穿網絡結構,從而提高其固化物的耐熱性、強度與韌性、粘結性及耐老化性等。(2)作為非環氧基活性稀釋劑,大幅降低由于添加環氧基稀釋劑而引入的高有機氯含量。
以下為具體實施例。
實施例1:多元固化助劑用于碳纖維拉擠料
將10g苯甲醛、10g丙烯酸辛酯、40g丙烯酸環己酯、20g甲基丙烯酸芐酯、10g三縮丙二醇二丙烯酸酯、50g三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、10g鄰苯二甲酸二烯丙酯、30g季戊四醇四丙烯酸酯、10g二乙烯基苯、9.8g芐基縮水甘油醚和0.2g磷酸三丁酯復配,得到多元固化助劑。
將80g雙酚a型環氧樹脂和20g安息香雙甲醚混合均勻,得到引發劑。
將700g雙酚a型環氧樹脂和300g上述多元固化助劑混合,得到多元固化環氧樹脂。
將90g上述多元固化環氧樹脂、10g上述引發劑、50g甲基四氫苯酐和1gn,n-二甲基芐胺混合均勻,用于碳纖維拉擠浸膠,經常溫紫外光固化2分鐘,再加熱至110℃~150℃固化18分鐘,固化物外表光滑圓潤,表面無熔滴現象,剛性好、韌性好、與碳纖維的粘結性很好。
實施例2:多元固化用于無溶劑漆
將10g呋喃甲醛、25g丙烯酸辛酯、30g丙烯酸環己酯、15g甲基丙烯酸芐酯、30g三縮丙二醇二丙烯酸酯、30g三甲基丙烯酸三羥甲基丙烷酯、10g桐油酸酯、30g馬來酸二丁酯、19.7g芐基縮水甘油醚和0.3g磷酸三丁酯混合均勻,得到多元固化助劑。
將80g雙酚a型環氧樹脂和20g過氧化月桂酰混合均勻,得到引發劑。
將500g雙酚a型環氧樹脂、200g環氧雙丙烯酸酯、300g多元固化助劑混合均勻,得到多元固化環氧樹脂。
將100g上述多元固化環氧樹脂、10g上述引發劑、1g2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和10gn-氨乙基哌嗪混合均勻,用于木竹等材料表面上光清漆,20℃~30℃自然條件下固化10小時,50℃~90℃固化2小時,流平性很好、表面硬度很好、亮度很好、透明性很好、附著性也很好,更具價值的是環保型也很好。
實施例3:上述多元固化助劑用于極性材料與非極性材料粘合劑
將20g十一(烷)醛、35g丙烯酸辛酯、30g丙烯酸環己酯、15g甲基丙烯酸芐酯、40g三縮丙二醇二丙烯酸酯、40g三甲基丙烯酸三羥甲基丙烷酯、10g馬來酸二丁酯、9.7g芐基縮水甘油醚和0.3g磷酸三丁酯混合均勻,得到多元固化助劑。
將80g雙酚a型環氧樹脂和20g過氧化苯甲酰混合均勻,得到引發劑。
將400g雙酚a型環氧樹脂、200g環氧雙丙烯酸酯和400g多元固化助劑混合均勻,得到多元固化環氧樹脂。
將100g上述多元固化環氧樹脂、10g上述引發劑混合均勻,加入1g2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚,加入聚酰胺650型固化劑25g混合均勻,用于填充聚丙烯材料與玻璃的粘結,20℃~30℃自然條件下固化2小時,50℃~110℃固化2小時,粘結牢度很好,抗老化性很好。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式,其描述較為具體和詳細,但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是,對于本領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干變形和改進,這些都屬于本發明的保護范圍。因此,本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。