一种聚氨酯改性环氧树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯改性环氧树脂及其制备方法和应用，属于树脂材料领域。本发明专利技术提供的聚氨酯改性环氧树脂包括以下制备原料：环氧树脂、有机胺、聚氨酯预聚物；所述有机胺中与氮原子相连的氢为活泼氢，所述环氧树脂的环氧基团与所述活泼氢的摩尔比为100：(1～50)，所述环氧树脂与所述聚氨酯预聚物的质量比为100：(1～200)。本发明专利技术通过有机胺调整环氧树脂的环氧基团开环比例，提高了环氧树脂的羟基含量，从而大幅提高聚氨酯的可接枝量和相容性，使制得的聚氨酯改性环氧树脂具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，且热性能良好。将聚氨酯改性环氧树脂制备成灌浆胶后，该灌浆胶固化时间合适，且具有较高的拉伸强度和断裂伸长率。且具有较高的拉伸强度和断裂伸长率。且具有较高的拉伸强度和断裂伸长率。

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯改性环氧树脂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于树脂材料领域，尤其涉及一种聚氨酯改性环氧树脂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]环氧树脂具有优良的力学性能、电绝缘性能、粘接性能等，但由于其较差的韧性，使得环氧树脂在路面修复，裂缝修补等领域的应用受限，研究高韧性环氧树脂也因此具有重要的理论和实际意义。
[0003]现有的研究提出了多种环氧树脂增韧改性方法，如在丁腈橡胶中直接掺入环氧树脂，配合偶联剂、填料、多元胺直接配置成环氧树脂混凝土修补材料，其拉伸强度可达60MPa，但断裂伸长率较低，约为3.5％；还有的研究使用含有柔性链段的环氧树脂固化剂，获得了高强度高韧性的环氧树脂，但其固化剂的合成方法较复杂，成本较高；有研究提出使用聚氨酯预聚物与环氧树脂上的羟基反应，接枝聚氨酯链段，从而提升韧性，该研究制得了质量比为PU/EP＝15/85的聚氨酯改性环氧树脂，配置的灌浆材料成本较低，可操作时间长，固化后拉伸强度约为25.1MPa，但大部分环氧树脂原材料羟基含量低，可掺入的量低，难获得高聚氨酯含量的环氧树脂。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种聚氨酯改性环氧树脂，该聚氨酯改性环氧树脂通过聚氨酯进行改性，具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，且热性能良好。
[0005]本专利技术的目的之二在于提供一种上述聚氨酯改性环氧树脂的制备方法，该制备方法反应步骤简单，条件温和，对环境危害性小，生产成本较低。
[0006]本专利技术的目的之三在于提供一种包括上述聚氨酯改性环氧树脂的聚氨酯改性环氧树脂灌浆胶，该灌浆胶的固化时间合适，且具有较高的拉伸强度和断裂伸长率。
[0007]本专利技术的目的之四在于提供一种包括上述聚氨酯改性环氧树脂灌浆胶在路面修复、裂缝修补领域中的应用。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
[0009]本专利技术的第一方面提供了一种聚氨酯改性环氧树脂，该聚氨酯改性环氧树脂包括以下制备原料：环氧树脂、有机胺、聚氨酯预聚物；所述有机胺中与氮原子相连的氢为活泼氢，所述环氧树脂的环氧基团与所述有机胺的活泼氢的摩尔比为100：(1～50)，所述环氧树脂与所述聚氨酯预聚物的质量比为100：(1～200)。
[0010]优选的，所述聚氨酯改性环氧树脂中，所述环氧树脂的环氧基团与所述有机胺的活泼氢的摩尔比为100：(1～45)；进一步优选的，所述聚氨酯改性环氧树脂中，所述环氧树脂的环氧基团与所述有机胺的活泼氢的摩尔比为100：(3～40)；更进一步优选的，所述聚氨酯改性环氧树脂中，所述环氧树脂的环氧基团与所述有机胺的活泼氢的摩尔比为100：(5～
30)。
[0011]优选的，所述聚氨酯改性环氧树脂中，所述环氧树脂与所述聚氨酯预聚物的质量比为100：(1～200)；进一步优选的，所述聚氨酯改性环氧树脂中，所述环氧树脂与所述聚氨酯预聚物的质量比为100：(25～130)；更进一步优选的，所述聚氨酯改性环氧树脂中，所述环氧树脂与所述聚氨酯预聚物的质量比为100：(25～50)。
[0012]优选的，所述聚氨酯改性环氧树脂中，环氧树脂包括缩水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧树脂或环氧树脂预聚物中的至少一种；进一步优选的，所述聚氨酯改性环氧树脂中，环氧树脂包括缩水甘油胺类环氧树脂或环氧树脂预聚物中的至少一种；更进一步优选的，所述聚氨酯改性环氧树脂中，环氧树脂选自环氧树脂预聚物。
[0013]优选的，所述环氧树脂中，环氧树脂预聚物包括双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、氢化双酚A二缩水甘油醚、三缩水甘油醚、四溴双酚A二缩水甘油醚或邻苯二甲酸二缩水甘油醚中的至少一种；进一步优选的，所述环氧树脂中，环氧树脂预聚物包括双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、氢化双酚A二缩水甘油醚或三缩水甘油醚中的至少一种；更进一步优选的，所述环氧树脂中，环氧树脂预聚物包括双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚或双酚S二缩水甘油醚中的至少一种。
[0014]优选的，所述聚氨酯改性环氧树脂中，有机胺包括有机胺A、有机胺B或其组合，所述有机胺A为每一分子有机胺的活泼氢数量大于1的有机胺，所述有机胺B为每一分子有机胺的活泼氢数量等于1的有机胺。
[0015]优选的，所述有机胺中，有机胺A包括乙胺、丙胺、丁胺、乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、环戊胺、环己胺、苯胺、对苯二胺、苄胺或哌嗪中的至少一种；进一步优选的，所述有机胺中，有机胺A包括乙胺、丙胺、丁胺、环戊胺、环己胺、苯胺、苄胺或哌嗪中的至少一种；更进一步优选的，所述有机胺中，有机胺A包括乙胺、丙胺或哌嗪中的至少一种。
[0016]优选的，所述有机胺中，有机胺B包括链状不饱和仲胺、二甲胺、二乙胺、二异丙胺、二丙胺、二丁胺、N
‑
乙基甲基胺、哌啶、四氢吡咯、咪唑或吗啉中的至少一种；进一步优选的，所述有机胺中，有机胺B包括链状不饱和仲胺、二乙胺、N
‑
乙基甲基胺、哌啶、四氢吡咯、咪唑或吗啉中的至少一种；更进一步优选的，所述有机胺中，有机胺B包括链状不饱和仲胺、二乙胺或哌啶中的至少一种。
[0017]优选的，所述有机胺B中，所述链状不饱和仲胺包括以下制备原料：
[0018][0019]H2N
‑
R3式(II)；
[0020]所述式(I)中，R1为氰基、羰基、酯基或酰胺基，R2为氢或C1～C6烷基；
[0021]所述式(II)中，R3为苄基、C1～C10直链或支链烷基、C3～C7环烷基。
[0022]优选的，所述式(I)中，R1为氰基、羰基或酯基；进一步优选的，所述式(I)中，R1为氰基或酯基。
[0023]优选的，所述式(I)中，R2为氢或C1～C4烷基；进一步优选的，所述式(I)中，R2选自氢。
[0024]优选的，所述式(II)中，R3为C1～C10烷基、异丙基、环戊基或环己基；进一步优选的所述式(II)中，R3为C1～C10烷基、环戊基或环己基；更进一步优选的所述式(II)中，R3为
乙基或丙基。
[0025]优选的，所述链状不饱和仲胺的制备原料中，式(I)所示化合物与式(II)所示化合物的摩尔比为1：(1～3)；进一步优选的，所述链状不饱和仲胺的制备原料中，式(I)所示化合物与式(II)所示化合物的摩尔比为1：(1～2)；更进一步优选的，所述链状不饱和仲胺的制备原料中，式(I)所示化合物与式(II)所示化合物的摩尔比为1：(1～1.5)。
[0026]优选的，所述链状不饱和仲胺的制备原料中，式(I)所示化合物与式(II)所示化合物均以溶液形式参与反应。
[0027]优选的，式(I)所示化合物的溶液的溶剂包括水、乙醇、丙酮或四氢呋喃中的至少一种；进一步优选的，式(I)所示化合物的溶液的溶剂包括水或乙醇中的至少一种；更进一步优选的，式(I)所示化合物的溶液的溶剂为水或乙醇与水的混合溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯改性环氧树脂，其特征在于，包括以下制备原料：环氧树脂、有机胺、聚氨酯预聚物；所述有机胺中与氮原子相连的氢为活泼氢，所述环氧树脂的环氧基团与所述有机胺的活泼氢的摩尔比为100：(1～50)，所述环氧树脂与所述聚氨酯预聚物的质量比为100：(1～200)。2.根据权利要求1所述聚氨酯改性环氧树脂，其特征在于，所述环氧树脂包括缩水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧树脂或环氧树脂预聚物中的至少一种；和/或，所述环氧树脂预聚物包括双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、氢化双酚A二缩水甘油醚、三缩水甘油醚、四溴双酚A二缩水甘油醚或邻苯二甲酸二缩水甘油醚中的至少一种。3.根据权利要求1所述聚氨酯改性环氧树脂，其特征在于，所述有机胺包括有机胺A、有机胺B或其组合，所述有机胺A为每一分子有机胺的活泼氢数量大于1的有机胺，所述有机胺B为每一分子有机胺的活泼氢数量等于1的有机胺；和/或，所述有机胺A包括乙胺、丙胺、丁胺、乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、环戊胺、环己胺、苯胺、对苯二胺、苄胺或哌嗪中的至少一种；和/或，所述有机胺B包括链状不饱和仲胺、二甲胺、二乙胺、二异丙胺、二丙胺、二丁胺、N
‑
乙基甲基胺、哌啶、四氢吡咯、咪唑或吗啉中的至少一种。4.根据权利要求3所述聚氨酯改性环氧树脂，其特征在于，所述链状不饱和仲胺包括以下制备原料：H2N
‑
R3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(II)；所述式(I)中，R1为氰基、羰基、酯基或酰胺基，R2为氢或C1～C6烷基；所述式(II)中，R3为苄基、C1～C10直链或支链烷基、C3～C7环烷基。5.根据权利要求1所述聚氨酯改性环氧树脂，其特征在于，所述聚氨酯预聚物的制备原料包括异氰酸酯和多元醇；和/或，所述异氰酸酯包括单异氰酸酯、二异氰酸酯或多异氰酸酯中的至少一种；和/或，所述二异氰酸酯包括4,4
’‑
二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1,5
‑
萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯或4,4
’‑
二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；和/或，所述多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇或其组合；和/或，所述多元醇包括聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，庞浩，吴迪，韩亚芳，李岱远，
申请(专利权)人：广东省科学院化工研究所，
类型：发明
国别省市：