一种含刚-柔结构的生物基增韧剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含刚

【技术实现步骤摘要】
一种含刚
‑
柔结构的生物基增韧剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及环氧树脂制备领域，尤其是指一种含刚
‑
柔结构的生物基增韧剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂复合材料具有质量轻、有良好的介电性能、化学稳定性好、粘接性、易于加工等优异的特点，广泛应用于胶粘剂、涂料、交通运输、电工电子、建筑材料等领域。然而，环氧树脂固化后交联密度高，存在韧性不足、耐冲击性较差和容易开裂等缺点，制约了其发展和应用。
[0003]早期采用橡胶弹性体增韧环氧树脂，虽然可以有效改善固化树脂的韧性，但却降低了树脂的耐热性和模量。后来陆续研发了热致性液晶聚合物增韧剂和纳米粒子增韧环氧树脂，但热致性液晶聚合物和纳米粒子增韧剂都存在分散不均匀、容易团聚，从而导致性能下降的问题。
[0004]近年来，生物基增韧剂由于具有无污染、绿色环保、可再生等诸多优点，越来越受到关注。而单一的生物基材料作为增韧剂加入到环氧树脂中，对环氧树脂力学性能提高有限，并且容易出现分散不均匀的情况，同时会破坏环氧树脂的阻燃和耐热性能等。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种含刚
‑
柔结构的生物基增韧剂及其制备方法，克服现有技术中将生物基材料加入环氧树脂中会破坏环氧树脂的阻燃和耐热性的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种含刚
‑
柔结构的生物基增韧剂，所述增韧剂的结构式为：
[0008][0009]其中，R为3
‑
甲氧基
‑4‑
羟基苯基、3
‑
羟基
‑4‑
甲氧基苯基、3
‑
乙氧基
‑4‑
羟基苯基和3,4二甲氧基苯基中的其中一种。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案为：
[0011]一种含刚
‑
柔结构的生物基增韧剂的制备方法，所述增韧剂通过如下步骤制备得到：
[0012]S1：将香草醛或香草醛衍生物溶于有机溶剂，得到混合溶液；
[0013]S2：根据预设添加量向S1中的混合溶液逐滴加入1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧；
[0014]S3：滴加完成后，在预设温度下反应预设时间后，依次经过蒸馏、洗涤、干燥，得到增韧剂。
[0015]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种应用于环氧树脂的含“刚
‑
柔”结构生
物基增韧剂，该增韧剂以生物基香草醛或香草醛衍生物为反应物，通过香草醛或香草醛衍生物与1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧烷的一步反应制备而得，具有绿色环保的优点。本专利技术中的增韧剂结构单元中设计有Si
‑
O
‑
Si柔性结构，可实现对环氧树脂的增韧改性，赋予改性环氧树脂材料良好的抗冲击性能；同时，结构中的Si、N等元素和苯基刚性基团，又可以赋予改性材料良好的热稳定和阻燃性能。
具体实施方式
[0016]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式说明。
[0017]实施例一
[0018]S1：将香草醛溶于有机溶剂，得到混合溶液；
[0019]S2：根据预设添加量向S1中的混合溶液逐滴加入1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧；
[0020]S3：滴加完成后，在预设温度下反应预设时间后，依次经过蒸馏、洗涤、干燥，得到增韧剂。
[0021]具体的，向三口烧瓶中依次加入香草醛(26.4mmol)和甲醇(30mL)，搅拌使其溶解后，在20℃的条件下，将1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧烷(13.2mmol)缓慢滴入三口烧瓶中，滴加完毕后，在30℃下反应5h，反应结束后，经蒸馏、洗涤、干燥即可得到增韧剂，该增韧剂的结构式为：
[0022][0023]其中，R＝3
‑
甲氧基
‑4‑
羟基苯基。
[0024]1H
‑
NMR：R
‑
C＝N(8.16ppm)，Si
‑
CH3(2.65ppm)，N
‑
CH2‑
C(3.52ppm)，Si
‑
CH2‑
(0.51ppm)，C
‑
CH2‑
C(1.70ppm)。
[0025]FTIR：
‑
CH3(2948cm
‑1)，C＝N(1647cm
‑1)，Si
‑
O
‑
Si(1130cm
‑1)，C
‑
O
‑
C(1038cm
‑1)，
‑
OH(3222cm
‑1)。
[0026]用实施例1合成的增韧剂(添加量为5％)与4,4
’‑
二氨基二苯甲烷混合均匀后，用于固化E51环氧树脂(固化工艺为：先在温度为100℃条件下固化2h，后在150℃的条件下固化2h)，所得固化物的极限氧指数为32.9，UL94垂直燃烧可到V
‑
0级；改性后的环氧树脂固化物在N2气氛中失重5％(T
d5
)对应的温度为318.7℃；冲击强度达到19.1kJ/m2，比未添加增韧剂的环氧树脂固化物提高了72.4％，具有良好的阻燃、热稳定和力学性能。
[0027]实施例二
[0028]S1：将香草醛衍生物溶于有机溶剂，得到混合溶液；
[0029]S2：根据预设添加量向S1中的混合溶液逐滴加入1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧；
[0030]S3：滴加完成后，在预设温度下反应预设时间后，依次经过蒸馏、洗涤、干燥，得到增韧剂。
[0031]具体的，向三口烧瓶中依次加入香草醛甲醚(33mmol)和乙醇(60mL)，搅拌使其溶解后，在45℃的条件下，将1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧烷(13.2mmol)缓慢
滴入三口烧瓶中，滴加完毕后，在60℃下反应3h，反应结束后，经蒸馏、洗涤、干燥即可得到增韧剂，该增韧剂的结构式为：
[0032][0033]其中，R＝3,4二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含刚
‑
柔结构的生物基增韧剂，其特征在于，所述增韧剂的结构式为：其中，R为3
‑
甲氧基
‑4‑
羟基苯基、3
‑
羟基
‑4‑
甲氧基苯基、3
‑
乙氧基
‑4‑
羟基苯基和3,4二甲氧基苯基中的其中一种。2.一种含刚
‑
柔结构的生物基增韧剂的制备方法，其特征在于，所述增韧剂通过如下步骤制备得到：S1：将香草醛或香草醛衍生物溶于有机溶剂，得到混合溶液；S2：根据预设添加量向S1中的混合溶液逐滴加入1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧；S3：滴加完成后，在预设温度下反应预设时间后，依次经过蒸馏、洗涤、干燥，得到增韧剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明锋，林菽丰，马志毅，易蝶，罗文慧，吕娇娇，章华桂，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：