一种低温固化剂体系、氰酸酯树脂体系及制备方法技术

本发明专利技术提出一种低温固化剂体系、氰酸酯树脂体系及制备方法，包括氰酸酯树脂、固化剂和促进剂，所述的固化剂为含活泼氢的胺类化合物，固化剂与氰酸酯树脂的质量比为1:1～4，所述的促进剂为脲类化合物、咪唑类化合物或叔胺类化合物，促进剂与氰酸酯树脂的质量比为1:0.5～4。本发明专利技术固化剂体系采用含活泼氢的胺类化合物为固化剂，脲类化合物、咪唑类化合物或叔胺类化合物为促进剂，利用两者的协同作用，使树脂在100℃固化即可获得较高的固化度和良好的综合性能。

A Low Temperature Curing Agent System, Cyanate Ester Resin System and Its Preparation Method

The invention provides a low temperature curing agent system, a cyanate ester resin system and a preparation method, including cyanate ester resin, curing agent and accelerator. The curing agent is amine compound containing active hydrogen, the mass ratio of curing agent to cyanate ester resin is 1:1-4, the accelerator is urea compound, imidazole compound or tertiary amine compound, and the accelerator is cyanate ester resin. The mass ratio is 1:0.5-4. The curing agent system of the invention uses amine compounds containing active hydrogen as curing agent, urea compounds, imidazole compounds or tertiary amine compounds as accelerators, and utilizes the synergistic effect of the two to make the resin cured at 100 ~C to obtain higher curing degree and good comprehensive performance.

【技术实现步骤摘要】
一种低温固化剂体系、氰酸酯树脂体系及制备方法
本专利技术涉及一种低温(100℃左右)固化剂体系、氰酸酯树脂体系及制备方法，属于粘接剂

技术介绍
氰酸酯树脂是近年来发展起来并获得广泛应用的新型树脂，它具有优异的力学性能、低的介电常数、低的介电损耗角正切值、高的玻璃化温度和低的吸水率。已广泛应用于卫星相机支架、多层印刷线路版、光电装置的高速基材、雷达天线罩、高增益天线、隐形航空器、结构复合材料和胶粘剂等诸多领域。传统氰酸酯树脂需经过230℃左右的高温固化处理，才能使树脂具有较高的固化度，拥有比较理想的综合性能，但是在诸如泡沫夹芯天线罩或者高精度卫星相机支架等应用场合，受限于泡沫夹芯材料一般不超过180℃的耐温性，无法实现与230℃左右固化的氰酸酯树脂共固化成型，而分次固化/胶接成型不仅会导致产品工序增多，生产效率低，而且会导致产品成本因工序增多而大幅度增加。经高温固化的氰酸酯树脂复合材料从固化温度冷却到室温的过程中因纤维与树脂热膨胀系数不一致，在材料内部产生很大的残余应力，残余应力在成型后的产品使用过程中释放引起产品变形，最终影响产品的精度，因此，降低氰酸酯树脂的固化温度，降低其对配套材料的耐温性要求和材料内部的残余应力，提高产品尺寸精度和结构稳定性、降低产品生产成本，对于充分发挥氰酸酯树脂的优势和扩大其应用领域具有重要的意义。氰酸酯树脂传统使用有机类过渡族金属化合物为主催化剂、酚类化合物为辅催化剂，树脂体系必须在230℃固化处理。而胺类固化剂活性高，直接与氰酸酯树脂反应由于放热量大，树脂容易出现爆聚，缺乏实用价值，导致很少有关于胺类固化剂改性氰酸酯树脂的研究和报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术不足，提供一种低温(100℃左右)固化剂体系、氰酸酯树脂体系及制备方法。本专利技术的技术解决方案：一种低温固化剂体系，包括氰酸酯树脂、固化剂和促进剂，所述的固化剂为含活泼氢的胺类化合物，固化剂与氰酸酯树脂的质量比为1:1～4，所述的促进剂为脲类化合物、咪唑类化合物或叔胺类化合物，促进剂与氰酸酯树脂的质量比为1:0.5～4。一种低温固化剂制备方法，通过以下实现：第一步，配制一定浓度的氰酸酯溶液；第二步，在第一步配制的氰酸酯溶液中加入固化剂，混合均匀，固化剂加入量与氰酸酯溶液中氰酸酯树脂的质量比为1:1～4；第三步，在第二步混合了固化剂的氰酸酯溶液中添加促进剂，混合均匀待溶液变成透明液体后，所述的促进剂加入量与溶液中氰酸酯树脂的质量比为1:0.5～4；第四步，经第三步得到的混合溶液，蒸发溶剂，得到固化剂体系。一种氰酸酯树脂体系，包括固化剂体系和氰酸酯树脂，固化剂体系和氰酸酯树脂质量比为1：2～10。一种氰酸酯树脂体系制备方法，将所述制备方法得到的固化剂体系与氰酸酯树脂混合均匀。本专利技术与现有技术相比的有益效果：(1)本专利技术固化剂体系采用含活泼氢的胺类化合物为固化剂，脲类化合物、咪唑类化合物或叔胺类化合物为促进剂，利用两者的协同作用，使树脂在100℃固化即可获得较高的固化度和良好的综合性能；(2)本专利技术固化剂体系制备方法，氰酸酯树脂溶液中的溶剂吸收固化反应过程中的热量，防止树脂爆聚，得到的固化剂体系具有适中的活性，可以在低温下固化氰酸酯树脂，将氰酸酯树脂的固化温度从200℃以上降低至100℃左右，解决了氰酸酯树脂固化温度高带来的不能与耐温性低的泡沫材料共固化的工艺问题，以及胺类固化剂活性高，与氰酸酯树脂直接反应时容易出现的爆聚问题；(3)本专利技术氰酸酯树脂体系可低温固化(100℃左右)，材料在固化温度冷却至室温的收缩量与材料的热膨胀系数和固化温度到室温的温度差成正比，本专利技术冷却到25℃室温的温度差为75℃，传统氰酸酯树脂230℃后固化处理后冷却至室温的温度差为205℃，假如材料的热膨胀系数为常数，则本专利技术的热收缩量是传统氰酸酯树脂的36％，因此，制品具有更高的尺寸精度；(4)采用本专利技术树脂制备的复合材料具有更高的结构稳定性，复合材料产品或复合材料结构在固化温度冷却至室温的过程中，由于纤维增强材料与树脂热膨胀系数不同，两者收缩量不一致，导致其在两种材料的界面出产生残余应力，复合材料的固化温度越高、从固化温度冷却至室温的温度差就越大，最后留在产品或者构件中的残余应力越大。残余应力在产品或者构件使用过程中逐渐释放，导致产品变形、开裂，影响产品精度或者寿命，本专利技术可低温固化，产品内部残余应力小，应力释放不会引起产品变形，产品具有更高的尺寸稳定性；(5)本专利技术具有更低的成本优势，本专利技术在100℃固化即可获得较高的固化度和良好的综合性能，与传统树脂(使用有机类过渡族金属化合物为主催化剂、酚类化合物为辅催化剂)必须在230℃后固化处理的固化工艺相比，对所用辅材的耐温性要求更低，所需能耗也更低，可较大幅度的降低产品生产成本；(6)本专利技术具有更广的应用领域，本专利技术可低温固化，100℃的固化温度可与大多数泡沫和所有蜂窝材料共固化成型，避免了现有的氰酸酯树脂固化温度太高，高温下泡沫材料和蜂窝压缩强度大幅度下降，无法实现共固化成型的问题，拓展了氰酸酯树脂的应用领域。具体实施方式下面结合具体实例对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供一种低温固化剂体系，包括氰酸酯树脂、固化剂和促进剂，所述的固化剂为含活泼氢的胺类化合物，固化剂与氰酸酯树脂的质量比为1:1～4，所述的促进剂为脲类化合物、咪唑类化合物或叔胺类化合物，促进剂与氰酸酯树脂的质量比为1:0.5～4。本专利技术固化剂采用含活泼氢的胺类化合物，具体种类不限，可采用常见的双氰胺、聚酰胺和聚醚胺等。固化剂体系中固化剂含量增加，相同条件下，采用该固化剂体系固化的树脂的固化温度和固化物的玻璃化转变温度逐渐降低。本专利技术促进剂采用脲类化合物、咪唑类化合物或者叔胺类化合物，具体种类不限，可采用常见的单脲、双脲、咪唑、2－乙基-4－甲基咪唑、DMP-30等，固化剂体系中促进剂含量增加，相同条件下，采用该固化剂体系固化的树脂的固化度、介电常数升高。本专利技术采用的氰酸酯树脂在室温下为半固体或液态，种类不限，分子结构可为双酚A型、双环戊二烯双酚型、酚醛型、双酚E型、双酚F型和双酚M型等，其树脂含量不低于95％。本专利技术固化剂体系采用含活泼氢的胺类化合物为固化剂，脲类化合物、咪唑类化合物或叔胺类化合物为促进剂，通过两者种类、配比限定，使两者之间产生协同作用，调节了固化剂体系活性，可使树脂在100℃左右固化即可获得较高的固化度和良好的综合性能。若固化剂、促进剂比例超出范围，均不利于固化体系的固化效果。进一步，本专利技术提供一种低温固化剂制备方法，通过以下实现：第一步，配制一定浓度的氰酸酯溶液；所述的氰酸酯溶液为氰酸酯树脂均匀分散在有机溶剂中配制而成，氰酸酯树脂溶液浓度为20％～40％。本步骤中配制氰酸酯溶液的有机溶剂种类不限，只要对树脂体系性能没有不利影响即可，可采用常见的丙酮、二氯乙烷、二氯甲烷等。本专利技术配制氰酸酯溶液，使固化剂、促进剂在氰酸酯溶液中反应，溶剂吸收固化反应过程中的热量，防止树脂爆聚。因此，氰酸酯溶液浓度不宜过高，否则起不到防止爆聚的作用，浓度也不宜过低，否则在后续添加固化剂和促进剂后，氰酸酯溶液太多，不利于后续溶剂挥发，效率低；在上述要求范围内，即可保证树脂不发生爆聚，也可保证效率，浓度变化对后续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温固化剂体系，其特征在于：包括氰酸酯树脂、固化剂和促进剂，所述的固化剂为含活泼氢的胺类化合物，固化剂与氰酸酯树脂的质量比为1:1～4，所述的促进剂为脲类化合物、咪唑类化合物或叔胺类化合物，促进剂与氰酸酯树脂的质量比为1:0.5～4。

【技术特征摘要】
1.一种低温固化剂体系，其特征在于：包括氰酸酯树脂、固化剂和促进剂，所述的固化剂为含活泼氢的胺类化合物，固化剂与氰酸酯树脂的质量比为1:1～4，所述的促进剂为脲类化合物、咪唑类化合物或叔胺类化合物，促进剂与氰酸酯树脂的质量比为1:0.5～4。2.一种低温固化剂制备方法，其特征在于，通过以下实现：第一步，配制一定浓度的氰酸酯溶液；第二步，在第一步配制的氰酸酯溶液中加入固化剂，混合均匀，固化剂加入量与氰酸酯溶液中氰酸酯树脂的质量比为1:1～4；第三步，在第二步混合了固化剂的氰酸酯溶液中添加促进剂，混合均匀待溶液变成透明液体后，所述的促进剂加入量与溶液中氰酸酯树脂的质量比为1:0.5～4；第四步，经第三步得到的混合溶液，蒸发溶剂，得到固化剂体系。3.根据权利要求2所述的一种低温固化剂制备方法，其特征在于：所述第一步中氰酸酯溶液为氰酸酯树脂均匀分散在有机溶剂中配制而成，氰酸酯树脂溶液浓度为20％～40％。4.一种氰酸酯树脂体系，其特征在于：包括权利要求1所述的固化剂体系和氰酸酯树脂，固化剂体系和氰酸酯树脂质量比为1：2～10。5.根据权利要求4所述的一种氰酸酯树脂体系，其特征在于：所述的固化剂体系和氰酸酯树脂质量比为1：4～5。6.根据权利要求4所述的一种氰酸酯树脂体系，其特征在于：所述的氰酸酯树脂体系中氰酸酯树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧秋仁，唐中华，嵇培军，许皓，张惠玲，王璐，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11