一種功能性環氧樹脂固化劑的製備方法與流程
2023-07-24 17:52:11 1
本發明涉及一種固化劑的製備方法，具體地說是一種功能性環氧樹脂固化劑的製備方法，屬於固化劑
技術領域：
。二、
背景技術：
：環氧樹脂廣泛應用於建築、化工、交通、電子等領域，產品主要以溶劑型為主，大量有機溶劑的使用會對環境造成很大危害。雖具有良好的粘接性、絕緣性和優異的防腐性能，但也存在韌性和耐衝擊性差等缺點，使其應用受到一定限制。因此，對環氧樹脂增韌和水性化的研究具有重要的意義。固化劑中引入柔性鏈段增韌環氧樹脂比外加增韌劑具有明顯優勢。聚氨酯具有光澤度好、彈性高、粘接力強等優點，能以多種方式與環氧樹脂結合，是改性增韌環氧樹脂的有效方法。但聚氨酯增韌環氧樹脂會造成體系耐熱性的降低，而有機矽具有獨特的化學結構，其表面能較低，能夠在成膜過程中向表面富集，可賦予改性聚合物塗膜優良的耐水、耐候、耐油汙和耐高低溫等性能。在固化劑中同時引入了有機矽和聚氨酯結構，其與環氧樹脂固化所製備的環氧樹脂固化膜的韌性、耐熱性耐水性均得到提高。三、技術實現要素：本發明旨在提供一種功能性環氧樹脂固化劑的製備方法，本發明固化劑可同時乳化和固化環氧樹脂，且能夠提高環氧樹脂的韌性、耐熱性和耐水性。本發明功能性環氧樹脂固化劑的製備方法，包括如下步驟：(1)含矽聚氨酯預聚體接枝的環氧樹脂的製備將聚醚二元醇加熱抽真空，於120℃脫水2.0小時，隨後降溫至50℃，加入羥基矽油和二異氰酸酯，控制-NCO與-OH摩爾比為2.0-3.0:1.0，羥基的摩爾量以聚醚二元醇與羥基矽油的總羥基計，羥基矽油與聚醚二元醇的質量比為1:1.5-3，在催化劑作用下於50-90℃反應1.5-2.5小時，隨後加入環氧樹脂E-51，升溫至70-95℃繼續反應2-3小時，獲得含矽聚氨酯預聚體接枝的環氧樹脂；所述聚醚二元醇的數均分子量為400-4000。所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯(TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)或二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)。所述羥基矽油為小分子量羥基矽油，分子量800-900。所述催化劑為二月桂酸二丁基錫或辛酸亞錫，添加量為聚醚二元醇、二異氰酸酯和環氧樹脂E-51總質量的0.2-0.4％。所述環氧樹脂E-51的添加量為聚醚二元醇、二異氰酸酯和環氧樹脂E-51總質量的45-60％。(2)單封端多乙烯多胺的製備將單環氧縮水甘油醚緩慢滴加至多乙烯多胺中，單環氧縮水甘油醚與多乙烯多胺的摩爾比為1:1，於60-80℃下反應3-4小時，獲得單封端多乙烯多胺；所述單環氧縮水甘油醚為丁基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚、C12-14縮水甘油醚中的任意一種或幾種。所述多乙烯多胺為間苯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。(3)功能性環氧樹脂固化劑的製備將含矽聚氨酯預聚體接枝的環氧樹脂和溶劑滴加至單封端多乙烯多胺中，其中控制環氧基與單封端多乙烯多胺的摩爾比為1：1-1.5，於60-80℃下反應3-4小時，隨後加入有機酸成鹽，有機酸與剩餘胺氫的摩爾比為1：4-5，於55-65℃下繼續反應0.5-1小時，反應結束後減壓蒸餾除去溶劑，加入去離子水，製得水性環氧樹脂固化劑，固含量控制在45-55％。所述有機酸為乙酸或草酸。所述溶劑為丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇乙醚中的一種或幾種。與現有技術相比，本發明具有以下優點：1、本發明固化劑對液體環氧樹脂具有很好的乳化作用，且常溫下即可固化環氧樹脂。2、本發明首先以聚醚二元醇、二異氰酸酯和羥基矽油製備含矽端異氰酸酯基聚氨酯預聚體，然後接枝環氧樹脂製備含矽聚氨酯預聚體接枝的環氧樹脂，製備韌性耐熱的水性環氧樹脂固化劑，同時引入了聚氨酯和有機矽結構，既能夠提高固化膜的韌性，又能提高固化膜的耐熱性和耐水性。四、具體實施方式實施例1：本實施例中功能性環氧樹脂固化劑的製備方法如下：1、含矽聚氨酯預聚體接枝的環氧樹脂的製備將35g聚醚N210加入乾燥的四口燒瓶中，在120℃下抽真空脫水2.0小時，隨後降溫至50℃，加入12.6g羥基矽油和22.2gIPDI，在催化劑辛酸亞錫(0.25g)作用下於90℃反應2小時，隨後加入60g環氧樹脂E-51，升溫至95℃繼續反應2.5小時，獲得含矽聚氨酯預聚體接枝的環氧樹脂；2、單封端多乙烯多胺的製備將146g三乙烯四胺中加入到另一四口瓶中，控制溫度在70℃，緩慢滴加130g丁基縮水甘油醚，滴加完畢後於70℃繼續反應3小時，獲得單封端多乙烯多胺；3、功能性環氧樹脂固化劑的製備將46g步驟2製備的單封端多乙烯多胺置於裝有攪拌器、回流冷凝管、溫度計的四口燒瓶中，緩慢滴加丙二醇甲醚溶解的72g步驟1製備的含矽聚氨酯預聚體接枝環氧樹脂，於80℃下反應4小時，降溫至60℃，加入12.5g冰醋酸成鹽，於60℃下繼續反應0.5小時，反應結束後減壓蒸餾除去溶劑，加入去離子水100g，攪拌0.5小時，製得水性環氧樹脂固化劑，半透明淺黃色，固含量為54.3％，胺值為156.5KOH/g，粘度為2400mPa.s。將製得的水性環氧樹脂固化劑與E-51按比例混合得到水性環氧塗料，配製比例如下：A組分：E-5138克B組分：實施例1所得水性環氧樹脂固化劑100克將兩組分混合均勻即得水性環氧塗料，性能檢測如下：檢測項目檢測結果表幹時間/min100實幹時間/h<24鉛筆硬度2H附著力/級1柔韌性/mm1耐衝擊性/Kg.cm≥50起始分解溫度/℃310耐水性(56h)無變化耐油性(機油，30d)無變化實施例2：本實施例中功能性環氧樹脂固化劑的製備方法如下：1、含矽聚氨酯預聚體接枝的環氧樹脂的製備將25g聚醚N220加入乾燥的四口燒瓶中，在120℃下抽真空脫水2.0小時，隨後降溫至50℃，加入10.5g羥基矽油和11.1gIPDI，在催化劑辛酸亞錫(0.15g)作用下於80℃反應2小時，隨後加入40g環氧樹脂E-51，升溫至90℃繼續反應2.5小時，獲得含矽聚氨酯預聚體接枝的環氧樹脂；2、單封端多乙烯多胺的製備將146g三乙烯四胺中加入到另一四口瓶中，控制溫度在70℃，緩慢滴加130g丁基縮水甘油醚，滴加完畢後於70℃繼續反應3小時，獲得單封端多乙烯多胺；3、功能性環氧樹脂固化劑的製備將50g步驟2製備的單封端多乙烯多胺置於裝有攪拌器、回流冷凝管、溫度計的四口燒瓶中，緩慢滴加丙二醇甲醚溶解的68.4g步驟1製備的含矽聚氨酯預聚體接枝環氧樹脂，於80℃下反應4小時，降溫至60℃，加入10.9g冰醋酸成鹽，於60℃下繼續反應0.5小時，反應結束後減壓蒸餾除去溶劑，加入去離子水110g，攪拌0.5小時，製得水性環氧樹脂固化劑，半透明淺黃色，固含量為50.8％，胺值為159.9KOH/g，粘度為2500mPa.s。將製得的水性環氧樹脂固化劑與E-51按比例混合得到水性環氧塗料，配製比例如下：A組分：E-5142.5克B組分：實施例2所得水性環氧樹脂固化劑100克將兩組分混合均勻即得水性環氧塗料，性能檢測如下：檢測項目檢測結果表幹時間/min120實幹時間/h<24鉛筆硬度2H附著力/級1柔韌性/mm1耐衝擊性/Kg.cm≥50起始分解溫度/℃305耐水性(56h)無變化耐油性(機油，30d)無變化實施例3：本實施例中功能性環氧樹脂固化劑的製備方法如下：1、含矽聚氨酯預聚體接枝的環氧樹脂的製備將30g聚醚N210加入乾燥的四口燒瓶中，在120℃下抽真空脫水2.0小時，隨後降溫至50℃，加入16.8g羥基矽油和17.4gTDI，在催化劑辛酸亞錫(0.22g)作用下於70℃反應2小時，隨後加入60g環氧樹脂E-51，升溫至85℃繼續反應2.5小時，獲得含矽聚氨酯預聚體接枝的環氧樹脂；2、單封端多乙烯多胺的製備將146g三乙烯四胺中加入到另一四口瓶中，控制溫度在70℃，緩慢滴加130g丁基縮水甘油醚，滴加完畢後於70℃繼續反應3小時，獲得單封端多乙烯多胺；3、功能性環氧樹脂固化劑的製備將50g步驟2製備的單封端多乙烯多胺置於裝有攪拌器、回流冷凝管、溫度計的四口燒瓶中，緩慢滴加丙二醇甲醚溶解的75g步驟1製備的含矽聚氨酯預聚體接枝環氧樹脂，於80℃下反應4小時，降溫至60℃，加入10.9g冰醋酸成鹽，於60℃下繼續反應0.5小時，反應結束後減壓蒸餾除去溶劑，加入去離子水110g，攪拌0.5小時，製得水性環氧樹脂固化劑，半透明淺黃色，固含量為52.1％，胺值為162KOH/g，粘度為2300mP.s。將製得的水性環氧樹脂固化劑與E-51按比例混合得到水性環氧塗料，配製比例如下：A組分：E-5143克B組分：實例3所得水性環氧樹脂固化劑100克將兩組分混合均勻即得水性環氧塗料，性能檢測如下：檢測項目檢測結果表幹時間/min100實幹時間/h<24鉛筆硬度3H附著力/級1柔韌性/mm1耐衝擊性/Kg.cm≥50起始分解溫度/℃318耐水性(56h)無變化耐油性(機油，30d)無變化實施例4：本實施例中功能性環氧樹脂固化劑的製備方法如下：1、含矽聚氨酯預聚體接枝的環氧樹脂的製備將20g聚醚N220加入乾燥的四口燒瓶中，在120℃下抽真空脫水2.0小時，隨後降溫至50℃，加入12.6g羥基矽油和17.4gTDI，在催化劑辛酸亞錫(0.15g)作用下於70℃反應2小時，隨後加入40g環氧樹脂E-51，升溫至85℃繼續反應2.5小時，獲得含矽聚氨酯預聚體接枝的環氧樹脂；2、單封端多乙烯多胺的製備將146g三乙烯四胺中加入到另一四口瓶中，控制溫度在70℃，緩慢滴加130g丁基縮水甘油醚，滴加完畢後於70℃繼續反應3小時，獲得單封端多乙烯多胺；3、功能性環氧樹脂固化劑的製備將50g步驟2製備的單封端多乙烯多胺置於裝有攪拌器、回流冷凝管、溫度計的四口燒瓶中，緩慢滴加丙二醇甲醚溶解的81.5g步驟1製備的含矽聚氨酯預聚體接枝環氧樹脂，於80℃下反應4小時，降溫至60℃，加入10.9g冰醋酸成鹽，於60℃下繼續反應0.5小時，反應結束後減壓蒸餾除去溶劑，加入去離子水120g，攪拌0.5小時，製得水性環氧樹脂固化劑，半透明淺黃色，固含量為51.3％，胺值為146.2KOH/g，粘度為2500mPa.s。將製得的水性環氧樹脂固化劑與E-51按比例混合得到水性環氧塗料，配製比例如下：A組分：E-5152克B組分：實例4所得水性環氧樹脂固化劑100克將兩組分混合均勻即得水性環氧塗料，性能檢測如下：檢測項目檢測結果表幹時間/min110實幹時間/h<24鉛筆硬度2H附著力/級1柔韌性/mm1耐衝擊性/Kg.cm≥50起始分解溫度/℃314耐水性(56h)無變化耐油性(機油，30d)無變化實施例5：本實施例中功能性環氧樹脂固化劑的製備方法如下：1、含矽聚氨酯預聚體接枝的環氧樹脂的製備將35g聚醚N210加入乾燥的四口燒瓶中，在120℃下抽真空脫水2.0小時，隨後降溫至50℃，加入12.6g羥基矽油和22.2gIPDI，在催化劑辛酸亞錫(0.22g)作用下於90℃反應2小時，隨後加入60g環氧樹脂E-51，升溫至95℃繼續反應2.5小時，獲得含矽聚氨酯預聚體接枝的環氧樹脂；2、單封端多乙烯多胺的製備將94.5g四乙烯五胺中加入到另一四口瓶中，控制溫度在70℃，緩慢滴加65g丁基縮水甘油醚，滴加完畢後於70℃繼續反應3小時，獲得單封端多乙烯多胺；3、功能性環氧樹脂固化劑的製備將40g步驟2製備的單封端多乙烯多胺置於裝有攪拌器、回流冷凝管、溫度計的四口燒瓶中，緩慢滴加丙二醇甲醚溶解的54.3g步驟1製備的含矽聚氨酯預聚體接枝環氧樹脂，於80℃下反應4小時，降溫至60℃，加入9.4g冰醋酸成鹽，於60℃下繼續反應0.5小時，反應結束後減壓蒸餾除去溶劑，加入去離子水100g，攪拌0.5小時，製得水性環氧樹脂固化劑，半透明淺黃色，固含量為47.6％，胺值為161.5KOH/g，粘度為2400mPa.s。將製得的水性環氧樹脂固化劑與E-51按比例混合得到水性環氧塗料，配製比例如下：A組分：E-5156克B組分：實例5所得水性環氧樹脂固化劑100克將兩組分混合均勻即得水性環氧塗料，性能檢測如下：檢測項目檢測結果表幹時間/min100實幹時間/h<24鉛筆硬度3H附著力/級1柔韌性/mm1耐衝擊性/Kg.cm≥50起始分解溫度/℃320耐水性(56h)無變化耐油性(機油，30d)無變化當前第1頁1 2 3