一种改性聚醚胺环氧树脂固化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性聚醚胺环氧树脂固化剂的制备方法，包括以下步骤：在惰性气体的气氛下，将硫脲和聚醚胺按1：(1.6

【技术实现步骤摘要】
一种改性聚醚胺环氧树脂固化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及环氧树脂固化剂领域，特别涉及一种改性聚醚胺环氧树脂固化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]一般来说，含有多个环氧基团的有机化合物都可以被称为环氧树脂。未交联的环氧树脂是线性结构，分子量低以及性能较差等缺点。只有与固化剂发生交联反应，形成致密交联网络状的大分子结构后，才会具有优良的性能，因而固化后的高性能环氧树脂被广泛应用于航空、精密电子以及粘接剂等领域。
[0003]目前，脂肪族多元胺在环氧树脂固化体系中占据着重要的地位，这是由于脂肪族多元胺使用方便、操作简单、容易与环氧树脂混合均匀，并且脂肪族多元胺固化后的环氧树脂具有良好的机械、粘接、耐化学腐蚀等综合的优异性能。但是，脂肪族多元胺也具有一些明显的缺点，由于分子链短固化后的环氧树脂断裂韧性低，抗冲击性能差，物料集中时会产生大量的热导致出现“爆聚”现象。特别是在微胶囊自修复涂层及双组分微胶囊自修复固化体系中，封装的脂肪族多元胺微胶囊在自修复过程中无法对裂缝进行有效自修复，从而极大限制了其应用范围。
[0004]因而，具有优良性能的聚醚胺固化的环氧树脂得到了研究人员广泛关注，聚醚胺内部含有柔性基团醚键，其特殊的分子结构赋予了聚醚胺优异的综合性能。在微胶囊化环氧树脂
‑
多元胺自修复体系中，研究人员均选择包封聚醚胺用于自修复。经过一段时间后，可以达到完全自修复，但是由于聚醚胺的固化速率较慢，无法满足实用型自修复的需求。同时，在大量需要使用高性能环氧树脂的领域中，聚醚胺较低的固化速率也增加了企业的生产成本，不能满足工业的生产效率。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种改性聚醚胺环氧树脂固化剂的制备方法，操作简单、所需反应装置简单，制备得到的环氧树脂固化剂固化速率得到极大的提高，断裂韧性、热稳定性、凝胶时间、低温固化性能也都得到了很大的提升。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种改性聚醚胺环氧树脂固化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0008]在惰性气体的气氛下，将硫脲和聚醚胺按1：(1.6
‑
2.4)的摩尔比混合，搅拌均匀后加热到80℃
‑
100℃并持续搅拌，进行第一次反应；第一次反应结束后升温到120℃
‑
140℃并持续搅拌，进行第二次反应，产物冷却、烘干后得到环氧树脂固化剂。
[0009]优选的，所述冷却，具体为：
[0010]产物在惰性气体的气氛下自然冷却至室温。
[0011]优选的，所述第一次反应的反应时间为1h
‑
4h。
[0012]优选的，所述第二次反应的反应时间为0.5h
‑
3h。
[0013]优选的，所述聚醚胺为D400、T403、D2000、T3000中的任意一种。
[0014]优选的，当聚醚胺为D400或T403时，第一次反应的温度为80～100℃，反应时间为2h
‑
4h；第二次反应的温度为110～130℃，反应时间为0.5h
‑
2h。
[0015]优选的，当聚醚胺为D2000或T3000时，第一次反应的温度为90℃
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100℃，反应时间为3h
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4h；第二次反应的温度为130℃
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140℃，反应时间为1h
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2h。
[0016]优选的，所述惰性气体为氮气。
[0017]优选的，所述硫脲和聚醚胺的摩尔比为1:(1.8
‑
2.2)。
[0018]优选的，所述搅拌为利用机械搅拌器以100
‑
300rpm的速度进行搅拌，或磁力搅拌器以200
‑
500rpm的速度进行搅拌；
[0019]所述烘干为在45～55℃下的真空烘箱中烘0.8～1.2h。
[0020]本专利技术的原理如下：通过合成反应，改变了硫脲物态存在方式，硫脲从固态变为液态，其与周围的物质从固液界面接触转变成液体间分子接触，单位时间内参加反应的物质量增多，导致反应速率加快；另外改性后的聚醚胺中引入了C＝S基团，硫原子(S)对环氧基中的C
+
离子的进攻活性比氮(N)原子还要强，所以硫脲加成多胺产物的活性变得更高，所合成的改性聚醚胺其固化速率得到极大的提高，断裂韧性、热稳定性、凝胶时间、低温固化性能也都得到了很大的提升。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0022](1)本专利技术的方法相比于其他传统聚醚胺改性的方法，操作更加简单、所需反应装置简单、成本低廉，可以大批量进行硫脲化学改性多元胺，提高环氧树脂的固化速率，提高企业的生产效率，降低企业的生产成本。
[0023](2)本专利技术制备得到的环氧树脂固化剂的固化速率得到极大的提高，断裂韧性、热稳定性、凝胶时间、低温固化性能也都得到了很大的提升。
[0024](3)本专利技术的方法在利用硫脲化学改性聚醚胺，具有极大的优势，可以扩大聚醚胺的应用领域，特别是在环氧
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多元胺微胶囊自修复体系中，促进多元胺微胶囊自修复像实用型自修复方向的发展。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的实施例1制备的改性聚醚胺环氧树脂固化剂和硫脲改性前的聚醚胺的热重曲线对比图。
[0026]图2为本专利技术的实施例1制备的改性聚醚胺环氧树脂固化剂(TU
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T403)和硫脲改性前的聚醚胺(T403)的傅立叶变换红外光谱图。
[0027]图3为本专利技术的实施例1制备的改性聚醚胺环氧树脂固化剂(TU
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T403)和硫脲改性前的聚醚胺(T403)的LC
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MS谱图。
[0028]图4为本专利技术的实施例1的固化动力学测试中，混合物中不同含量下改性后聚醚胺(TU
‑
T403)与未改性的聚醚胺(T403)在修复之前和之后的含量
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修复效率曲线。
[0029]图5为本专利技术的实施例1制备的改性聚醚胺环氧树脂固化剂(TU
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T403)和硫脲改性前的聚醚胺(T403)的在修复之前和之后的时间
‑
修复效率曲线。
[0030]图6为本专利技术的实施例1～3制备的改性聚醚胺环氧树脂固化剂的摩尔比
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修复效
率曲线图。
[0031]图7为本专利技术的实施例1、实施例4、实施例5制备的改性聚醚胺环氧树脂固化剂的初次升温温度
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修复效率对比曲线图。
[0032]图8为本专利技术的实施例1、实施例6、实施例7制备的改性聚醚胺环氧树脂固化剂的再次升温温度
‑
修复效率曲线图。
[0033]图9为本专利技术的实施例1、实施例8、实施例9制备的改性聚醚胺环氧树脂固化剂的初次升温温度时间
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性聚醚胺环氧树脂固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在惰性气体的气氛下，将硫脲和聚醚胺按1：(1.6
‑
2.4)的摩尔比混合，搅拌均匀后加热到80℃
‑
100℃并持续搅拌，进行第一次反应；第一次反应结束后升温到120℃
‑
140℃并持续搅拌，进行第二次反应，产物冷却、烘干后得到环氧树脂固化剂。2.根据权利要求1所述的改性聚醚胺环氧树脂固化剂的制备方法，其特征在于，所述冷却，具体为：产物在惰性气体的气氛下自然冷却至室温。3.根据权利要求1所述的改性聚醚胺环氧树脂固化剂的制备方法，其特征在于，所述第一次反应的反应时间为1h
‑
4h。4.根据权利要求1所述的改性聚醚胺环氧树脂固化剂的制备方法，其特征在于，所述第二次反应的反应时间为0.5h
‑
3h。5.根据权利要求1所述的改性聚醚胺环氧树脂固化剂的制备方法，其特征在于，所述聚醚胺为D400、T403、D2000、T3000中的任意一种。6.根据权利要求5所述的改性聚醚胺环氧树脂固化剂的制备方法，其特征在于，当聚醚胺为D400或T403时，第一次反应的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹤，彭俊杰，曹贤武，何光建，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：