一种新型双功能环氧树脂潜伏型固化剂及其制备方法与应用技术

技术编号:36908415 阅读:17 留言:0更新日期:2023-03-18 09:27
本发明专利技术涉及环氧树脂潜伏型固化剂技术领域,提供了一种新型双功能环氧树脂潜伏型固化剂及其制备方法与应用。本发明专利技术制备的P

【技术实现步骤摘要】
一种新型双功能环氧树脂潜伏型固化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及环氧树脂潜伏型固化剂
,尤其涉及一种新型双功能环氧树脂潜伏型固化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]传统的胺类固化剂存在挥发性大、毒性高且熔点高,与环氧树脂相容性差、材料色泽不佳、容易被空气氧化等问题。离子液体具有熔点低、极性适中等优良的物理化学性质,其作为一种新型的固化剂可以改善环氧树脂材料的相容性、阻燃性、磨损自愈性和机械性能,并延长环氧树脂材料的适用期。
[0003]离子液体固化剂是环氧树脂固化剂研究的新方向,具有很大的应用前景。咪唑基阳离子的离子液体是环氧体系中最常用的离子液体固化剂。2003年,Spychaj和Kowalczyk首次报道了使用离子液体固化剂1

丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸酯([BMIM][BF4])与环氧树脂进行交联的试验。此外,咪唑乳酸盐和咪唑乙酸盐被用作环氧树脂固化剂,并且其室温下储存期为10天(Daniel Warren.et al.Processfor Curing Epoxy Resins with a Salt of an Imidazole and Compositions Thereof[P].US 3356645

1967

12

05)。与此同时,为了使环氧树脂材料具有一定的阻燃性,Sonnier等人使用一种阳离子和阴离子的结构中都含磷的离子液体作为环氧预聚物以及固化剂的阻燃剂,结果表明含磷离子液体可显著降低可燃性,而无需进一步添加阻燃剂(Onnier,R.;Dumazert,L.;Livi,S,et al.Flame retardancy of phosphorus

containing ionic liquid based epoxy networks[J].Polymer Degradation and Stability,2016,134:186

188.)。然而,现有的离子液体固化剂通常存在固化温度较低、固化温度范围较窄、的缺点,而且产品为液态不利于存储和运输,离子液体固化剂还具有一定的粘度,不利于其与环氧树脂的混合、影响固化效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决以上技术问题至少其中之一,在对上述含磷类离子液体的结构特性及研究状况进行分析比较的基础上,拟将季磷类离子液体封装到金属有机框架材料(MOFs)孔道内,制备P

ILs@MOFs复合材料,从而达到降低其反应活性、改善其贮存稳定性,使其具有一定的潜伏性和阻燃性。并研究该类复合材料合成的工艺条件和结构性能,并将其与环氧树脂复配成单组分环氧树脂固化体系,研究环氧树脂固化体系的固化性能,以期得出在中温条件下固化,室温下贮存期长,固化产物具有优良性能的潜伏性固化剂。
[0005]本专利技术目的一个方面,提供了一种新型双功能环氧树脂潜伏型固化剂的制备方法,包括以下步骤:
[0006]S1、ZIF

8材料的制备;
[0007]S2、含磷离子液体P

ILs的制备:将季磷盐溶解在水中,然后经碱性离子交换树脂发生离子交换得到氢氧化磷溶液;取氢氧化磷溶液与有机酸经等摩尔反应后干燥,得到含磷离子液体P

ILs;
[0008]S3、将所得ZIF

8材料和P

ILs加入溶剂中,混合室温搅拌,干燥后,得到P

ILs@ZIF

8环氧树脂固化剂。
[0009]优选地,步骤S1中ZIF

8材料的制备方法包括:
[0010]S11、将有机配体二甲基咪唑加入溶剂中,超声溶解,得到有机配体溶液;将金属盐六水合硝酸锌加入溶剂中得到金属盐溶液;
[0011]S12、将步骤S1中的金属盐溶液加入有机配体溶液,经室温搅拌后静置一段时间,经过滤、烘干、真空干燥,得ZIF

8材料。
[0012]优选地,步骤S11中:
[0013]所述有机配体溶液的摩尔浓度为0.5~2mol/L;
[0014]所述金属盐溶液中Zn(NO3)2·
6H2O的摩尔浓度为0.1~0.3mol/L;
[0015]所述溶剂为水、N,N

二甲基甲酰胺、甲醇、甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃、乙酸乙酯中的一种或多种。
[0016]优选地,步骤S12中:
[0017]所述搅拌的温度为10~45℃,时间为0.5~2h;
[0018]所述静置的时间15~30h。
[0019]优选地,步骤S2中:
[0020]所述季磷盐为三丁基乙基溴化膦([P
4442
]Br)、四丁基乙基溴化膦([P
4444
]Br)、三己基十六烷基溴化膦([P
66614
]Br)中的一种;
[0021]所述有机酸为甘氨酸(Gly)、亚氨基二乙酸(H2IDA)、氨基三乙酸(H3NTA)中的一种。
[0022]优选地,步骤S2中:所述干燥为先通过旋蒸除去大量的水,然后70~100℃真空干燥。
[0023]优选地,步骤S3中:
[0024]所述含磷离子液体P

ILs与ZIF

8材料的质量比为0.05~0.5;
[0025]所述溶剂为甲醇、甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃中的一种或多种;
[0026]所述干燥为旋蒸后70~100℃真空干燥。
[0027]优选地,步骤S2和S3中:所述旋蒸的温度为50~80℃。
[0028]本专利技术目的另一个方面,提供了一种新型双功能环氧树脂潜伏型固化剂,根据上述制备方法制得。
[0029]本专利技术目的再一个方面,提供了一种新型双功能环氧树脂潜伏型固化剂在环氧树脂固化体系中的应用,将上述潜伏型固化剂与环氧树脂混合均匀,两者质量比为0.05~0.5。
[0030]优选地,所述混合的搅拌转速为500~1200r/min,时间为20~40min。
[0031]本专利技术相对于现有技术,具有如下的优点及有益效果:
[0032]1、本专利技术固化剂中的含磷离子液体被填充在MOFs材料的孔道内,可以在热量的作用下释放出来,在常温下为粉末状态,将离子液体固化剂由液态转变为粉末状的固态,不仅储存运输方便,并且在环氧树脂中易混合。该环氧树脂潜伏型固化剂在室温下有着很长时间的使用期,存储稳定性高;与环氧树脂混合均匀后,将其加热升温后即可固化。并且与单纯的季磷离子液体的固化剂相比,固化温度范围变宽,具有更好的固化效果。
[0033]2、本专利技术制备的P

ILs@ZIF

8环氧树脂固化剂相比较于传统固化剂,其低温固化
性和在室温下的储存稳定性有了本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型双功能环氧树脂潜伏型固化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、ZIF

8材料的制备;S2、含磷离子液体P

ILs的制备:将季磷盐溶解在水中,然后经碱性离子交换树脂发生离子交换得到氢氧化磷溶液;取氢氧化磷溶液与有机酸经等摩尔反应后干燥,得到含磷离子液体P

ILs;S3、将所得ZIF

8材料和P

ILs加入溶剂中,混合室温搅拌,干燥后,得到P

ILs@ZIF

8环氧树脂固化剂。2.根据权利要求1所述的一种新型双功能环氧树脂潜伏型固化剂的制备方法,其特征在于,步骤S1中ZIF

8材料的制备方法包括:S11、将有机配体二甲基咪唑加入溶剂中,超声溶解,得到有机配体溶液;将金属盐六水合硝酸锌加入溶剂中得到金属盐溶液;S12、将步骤S1中的金属盐溶液加入有机配体溶液,经搅拌后静置一段时间,经过滤、烘干、真空干燥,得ZIF

8材料。3.根据权利要求2所述的一种新型双功能环氧树脂潜伏型固化剂的制备方法,其特征在于,步骤S11中:所述有机配体溶液的摩尔浓度为0.5~2mol/L;所述金属盐溶液中Zn(NO3)2·
6H2O的摩尔浓度为0.1~0.3mol/L;所述溶剂为水、N,N

二甲基甲酰胺、甲醇、甲苯...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈凤凤苗一戈马小敏陈凯高俊阔
申请(专利权)人:浙江理工大学
类型:发明
国别省市:

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