一种基于硅氧烷席夫碱结构的高抗冲击可重塑阻燃环氧树脂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于硅氧烷席夫碱结构的高抗冲击可重塑阻燃环氧树脂及制备方法，包括以下步骤，步骤1：将芳香醛类化合物和相转移催化剂加入过量环氧氯丙烷中反应；在冰浴条件下滴加氢氧化钠溶液反应后，稀释、洗涤后取有机相，干燥、旋蒸后即可得到环氧化芳香醛化合物；步骤2：将环氧化芳香醛化合物、催化剂和硅氧烷二胺在加入到溶剂中，充分反应后旋蒸即可得到液态环氧单体；步骤3：将液态环氧单体和固化剂充分混合，成形固化，即可得到所需基于硅氧烷席夫碱结构的高抗冲击可重塑阻燃环氧树脂。本发明专利技术得到的环氧树脂具有优异的抗冲击能力，解决了芳香席夫碱环氧树脂高机械性能和易重塑性之间的内在矛盾，并且展现出了较高的火安全性。安全性。安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于硅氧烷席夫碱结构的高抗冲击可重塑阻燃环氧树脂及制备方法


[0001]本专利技术涉及环氧树脂
，具体涉及一种基于硅氧烷席夫碱结构的高抗冲击可重塑阻燃环氧树脂及制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂因其优异的尺寸稳定性、粘接性能、电绝缘性、机械性能和耐腐蚀性，目前已被广泛应用于国防、国民经济各个领域，特别是成为复合材料与结构材料、电子电气、涂料、黏合剂等领域不可或缺的重要材料。然而，环氧树脂固化后形成的三维网状结构限制了其分子链段的运动能力，导致固化物表现出明显的脆性，抵抗裂纹扩展及外力冲击的能力差。同时环氧树脂的极限氧指数仅有20％左右，属于易燃材料，一经点燃，火势蔓延迅速且伴随大量浓烟和有毒气体的生成，导致它们在实际应用中存在着极大的火灾安全隐患。环氧树脂一旦完全固化成形，其永久性的交联结构使得它们难以被再次加工和重复利用，因而产生了大量受损、老化及废弃的环氧树脂。特别是环氧复合材料废弃物的堆积不仅占据农业和工业用地，而且污染环境，上述特定成为制约环氧树脂在高新科技领域应用和进一步发展的瓶颈。
[0003]目前席夫碱结构环氧树脂的报道，如2006101189196公开了一种席夫碱型液晶环氧树脂及其制备方法和应用。环氧预聚物的双共轭亚胺键之间为芳香基团或含有柔性间隔的芳香基团。此专利技术的液晶环氧树脂的液晶区间很宽，易控制其与固化剂的固化反应，获得冻结液晶结构的固化产物。该环氧树脂虽然具有不错的热性能和形状记忆能力，但未关注其机械性能或制约传统双酚A型环氧树脂发展的抗冲击和阻燃性能。如2006101189209公开了一种用席夫碱型液晶环氧树脂改性环氧树脂的方法。通过将席夫碱环氧预聚物与商用环氧配方共混，固化后获得改性后的环氧树脂。由于液晶席夫碱可以诱导相分离形成“原纤”结构，该改性环氧树脂具有较高的拉伸强度和断裂伸长率。但是与传统双酚A型环氧树脂的机械性能相比相去甚远，极大地限制了其在传统环氧应用领域的应用潜力。
[0004]芳香型席夫碱键具有热激发动态可逆的特性，以此结构开发的芳香型席夫碱环氧树脂可以实现基体热固材料的自修复和循环利用。如2020101023237公开了一种可自修复环氧树脂材料及其制备方法。通过含席夫碱的胺类固化剂固化商用环氧树脂制备得到，此专利技术的环氧树脂具有高效的划痕自修复能力，但却未关注基体树脂的重塑能力。如2017108451915公开了一种本征型自修复超支化环氧树脂及其制备方法和应用，将多元醇与含芳香型席夫碱键的酚类化合物单体环氧化后固化得到。此专利技术的环氧树脂具有多次断裂
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修复和粉碎
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修复的能力，修复效率在90％左右，实现了基体树脂的循环利用。然而超支化柔性多元醇环氧单体的引入破坏了环氧树脂的机械性能，大大限制了其可应用的领域范围。
[0005]因此开发一种新型的同时具有高抗冲击性能、阻燃性能和基材可重塑性的环氧树脂，以满足高端
的应用，不仅可以延长环氧树脂材料的使用寿命，而且能够节约资
源和保护环境，具有重要的实际意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术存在的问题提供一种具有硅氧烷席夫碱结构的高抗冲击可重塑阻燃环氧树脂及制备方法。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种基于硅氧烷席夫碱结构的高抗冲击可重塑阻燃环氧树脂，结构如下：
[0009]式中，R1为为中的任一种、两种及以上以任意比例构成；n与的个数一致；R2为其中X为甲基或苯基，a为1、2或3。
[0010]一种基于硅氧烷席夫碱结构的高抗冲击可重塑阻燃环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1：将芳香醛类化合物和相转移催化剂加入过量环氧氯丙烷中，在60～100℃条件下充分进行开环反应；在冰浴条件下向步骤1得到的混合物中滴加氢氧化钠溶液，充分进行闭环反应后，有机溶剂稀释、洗涤后取有机相，干燥、旋蒸后即可得到环氧化芳香醛化合物；
[0012]步骤2：将步骤1得到的环氧化芳香醛化合物、催化剂和硅氧烷二胺在保护气氛中加入到溶剂中，在100～120℃条件下充分反应，旋蒸即可得到液态环氧单体；
[0013]步骤3：将液态环氧单体和固化剂充分混合，固化成形，即可得到所需基于硅氧烷席夫碱结构的高抗冲击可重塑阻燃环氧树脂。
[0014]进一步地，所述步骤1中芳香醛类化合物和相转移催化剂的摩尔比为1:0.05～0.2，芳香醛类化合物和氢氧化钠的摩尔比为1:2～5；步骤2中环氧化芳香醛化合物和硅氧烷二胺的摩尔比为2.0～2.1:1；步骤3中液态环氧单体和固化剂的摩尔比为1:0.5～1。
[0015]进一步地，所述步骤1开环反应时间为2～6h，闭环反应时间为2～6h；步骤2反应时间为6～12h。
[0016]进一步地，所述步骤3中固化过程如下：
[0017]在80℃条件下预固化1～2h，在110℃条件下热压0～2h，120℃条件下热压0～18h，140℃条件下热压0～18h，160℃条件下热压0～4h，180℃条件下热压0～4h。
[0018]进一步地，所述步骤1中芳香醛类化合物为
中的任一种、两种及以上以任意比例构成。
[0019]进一步地，所述步骤1中的相转移催化剂为四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、苄基三乙基氯化铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵和十四烷基三甲基氯化铵中的任一种、两种及以上以任意比例构成。
[0020]进一步地，所述步骤2中硅氧烷二胺为其中X为甲基或苯基，a为1、2或3。
[0021]进一步地，所述步骤2中的催化剂为冰乙酸或盐酸；其中芳香醛类化合物和冰乙酸的摩尔比为1:0.06～0.10，芳香醛类化合物和盐酸的摩尔比为1:0.04～0.08。
[0022]进一步地，所述步骤3中的固化剂为胺类固化剂、酚类固化剂、羧酸类固化剂、酸酐类固化剂、硫醇类固化剂、叔胺类固化剂和咪唑类固化剂中的任一种、两种及以上以任意比例构成。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024](1)本专利技术得到的环氧树脂拉伸强度为47～78MPa，弯曲强度为98～170MPa，无缺口冲击强度为27.1～65.3kJ/m2；锥形量热测试中峰值热释放速率PHRR比双酚A型环氧树脂降低31～56％，总烟释放TSR比双酚A型环氧树脂降低20～57％；再加工重塑效率为60～98％；
[0025](2)本专利技术结合硅氧烷二胺的柔性链段和芳香席夫碱刚性，得到刚柔并济的环氧网络；不仅具有比现有环氧树脂更高的机械性能，同时没有牺牲席夫碱环氧网络的可重塑能力，亚胺键的动态可逆特性仍然得到了保持，解决了芳香席夫碱环氧树脂高机械性能和易重塑性之间的内在矛盾；
[0026](3)本专利技术得到的环氧树脂由于刚性和柔性良好结合的分子结构，网络拓扑结构的柔顺性增加，基体的塑性变形能力增强，展现出了异常优异的抗冲击能力，远高于现有商用环氧树脂体系，在实际应用中具有很强的竞争力；
[0027](4)本专利技术得到的环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于硅氧烷席夫碱结构的高抗冲击可重塑阻燃环氧树脂，其特征在于，结构如下：式中，R1为为中的任一种、两种及以上以任意比例构成；n与的个数一致；R2为其中X为甲基或苯基，a为1、2或3。2.如权利要求1所述一种基于硅氧烷席夫碱结构的高抗冲击可重塑阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将芳香醛类化合物和相转移催化剂加入过量环氧氯丙烷中，在60～100℃条件下充分进行开环反应；在冰浴条件下向步骤1得到的混合物中滴加氢氧化钠溶液，充分进行闭环反应后，有机溶剂稀释、洗涤后取有机相，干燥、旋蒸后即可得到环氧化芳香醛化合物；步骤2：将步骤1得到的环氧化芳香醛化合物、催化剂和硅氧烷二胺在保护气氛中加入到溶剂中，在100～120℃条件下充分反应，旋蒸即可得到液态环氧单体；步骤3：将液态环氧单体和固化剂充分混合，固化成形，即可得到所需基于硅氧烷席夫碱结构的高抗冲击可重塑阻燃环氧树脂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中芳香醛类化合物和相转移催化剂的摩尔比为1:0.05～0.2，芳香醛类化合物和氢氧化钠的摩尔比为1:2～5；步骤2中环氧化芳香醛化合物和硅氧烷二胺的摩尔比为2.0～2.1:1；步骤3中液态环氧单体和固化剂的摩尔比为1:0.5～1。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1开环反应时间为2～6h，闭环...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉忠，丁晓敏，陈力，郭德明，刘博文，罗曦，何凤鸣，肖艳芳，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：