一种IPDA改性潜伏性固化剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种异佛尔酮二胺（IPDA）改性双氰胺的制备方法及其应用。所述的化合物合成的主要原料为双氰胺、异佛尔酮二胺。本发明专利技术成功制备了基于脂环胺的改性双氰胺，并研究了其作为潜伏性固化剂在环氧树脂复合材料的应用领域，不仅提高了固化剂与环氧树脂混合的稳定性，并降低了固化温度，缩短固化时间，具有高稳定性、低固化温度、高强度的特点。高强度的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种IPDA改性潜伏性固化剂、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于环氧树脂固化剂领域，具体地涉及一种潜伏性固化剂的合成方法，另外还涉及使用所述的潜伏性固化剂制备的环氧树脂复合材料及用途。

技术介绍

[0002]双氰胺是一种被广泛应用而且具有优良潜伏性能的环氧树脂固化剂，固化产物有较好的机械性能和电性能。但其用作环氧固化剂时，主要有三个缺点，其一是与环氧树脂的相容性不好，容易形成非均相体系，影响固化性能；其二是固化温度过高，其固化温度一般在150
‑
220℃；其三是固化时间较长，充分固化一般需要达到5小时以上。因此通过改性双氰胺以降低其固化温度，减少固化时间，满足环保、节能减排的需要，具有很大的意义。
[0003]中国公开专利CN107141717A，采用自增韧环氧树脂/双氰胺固化体系，该体系有效提高了双氰胺与环氧树脂的相容性，并降低了固化反应的放热，但是该体系在引进促进剂的情况下固化温度仍较高，达到130℃。
[0004]中国公开专利CN105885014A，采用二氨基二苯基甲烷改性双氰胺制备双胍基环氧树脂固化剂，该体系有效降低了固化温度，但是其固化时间并没有明显缩短，限制了产品的生产效率。
[0005]中国硕士论文3,3
’‑
二甲基(对双胍基)二环己基甲烷的合成及其在环氧树脂中的应用，采用3,3
’‑
二甲基
‑
4,4
’‑
二氨基二环己基甲烷(DMDC)改性双氰胺，得到双环己烷胍基化合物，改善了与环氧树脂混合的稳定性及其浇注体力学性能，而其与环氧树脂的理想反应固化温度仍然达到了180℃以上，固化剂反应活性没有得到改善，中低温应用领域仍具有局限性。
[0006]针对上述问题，本专利技术开发了一种基于脂环胺改性双氰胺制备潜伏性固化剂的方法，并成功应用到环氧树脂固化剂领域，降低了环氧树脂体系固化的温度，缩短成型固化时间，并提高了环氧树脂体系的储存稳定性，为更多环氧复合材料应用提供可能。

技术实现思路

[0007]本专利技术公开了一种IPDA改性双氰胺的制备方法及其应用。所述的化合物合成的主要原料为双氰胺、异佛尔酮二胺，以及酸性催化剂。本专利技术成功制备了基于脂环胺的改性双氰胺，并研究了其作为潜伏性固化剂在环氧树脂复合材料的应用领域，主要包括风电、压力容器、汽车制件等。本专利技术主要适用于复合材料手糊、预浸料、缠绕、拉挤、SMC等成型工艺，不仅提高了固化剂与环氧树脂混合的稳定性，并降低了固化温度，缩短固化时间，具有高稳定性、低固化温度、高强度的特点。
[0008]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0009]一种IPDA改性潜伏性固化剂，其结构式为
[0010][0011]本专利技术中，所述IPDA改性潜伏性固化剂的制备方法包含以下步骤：
[0012]反应器中加入双氰胺和溶剂，开启搅拌后加热进行分散溶解，双氰胺充分溶解后滴加酸性催化剂调整体系pH值；称取一定量的IPDA滴加至反应体系中，体系混合均匀后升温，保持反应回流，期间不断补充酸性物质保持一定的pH值，直到反应结束；最后除去体系中的溶剂，通过碱性溶液洗涤后得到双胍基异佛尔酮产物。
[0013]优选地，所述IPDA和双氰胺的摩尔比为1:(1
‑
4)，优选1:(2
‑
3)；
[0014]优选地，所述溶剂为蒸馏水、甲醇、乙醇的一种或多种，优选蒸馏水；用量为IPDA和双氰胺总质量的150％
‑
500％，优选200％
‑
300％；
[0015]优选地，所述双氰胺溶解温度为25
‑
50℃，优选35
‑
45℃；溶解时间为5
‑
30min，优选10
‑
15min；
[0016]优选地，所述体系加入IPDA后反应温度为40
‑
130℃，优选60
‑
100℃；所述反应时间为0.5
‑
10h，优选为3
‑
6h；所述反应压力为常压；
[0017]优选地，所述回流过程采用的是球形冷凝管；
[0018]优选地，所述酸性催化剂为盐酸、硫酸、醋酸、硝酸的一种或多种，优选盐酸，所述调整的体系pH值为1
‑
5，优选2
‑
3；
[0019]所述除去体系中溶剂的方式为旋蒸、蒸馏、萃取中的一种或多种，优选旋蒸；
[0020]优选地，所述碱性溶液为碳酸钠水溶液、碳酸氢钠水溶液、氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液中的一种或多种，优选氢氧化钠水溶液。
[0021]另一方面，本专利技术提供了一种环氧树脂组合物的制备方法，将上述合成的IPDA改性潜伏性固化剂与环氧树脂混合制备得到，包括以下步骤：a、采用研磨机对固化剂进行研磨；b、将环氧树脂与固化剂加入反应釜，并加热搅拌溶解。
[0022]优选地，所述研磨机选自球磨机、三辊研磨机的一种或多种，优选三辊研磨机；
[0023]优选地，所述固化剂研磨次数为1
‑
5次，优选3
‑
4次；
[0024]优选地，所述环氧树脂选自双酚A型缩水甘油醚、双酚F型缩水甘油醚、脂肪族缩水甘油醚的一种或多种；
[0025]所述双酚A型缩水甘油醚；双酚F型缩水甘油醚；脂肪族缩水甘油醚的质量比为(50
‑
85):(5
‑
25):(5
‑
25)，优选(70
‑
80):(10
‑
15):(10
‑
15)；
[0026]所述环氧树脂与IPDA改性潜伏性固化剂的质量比为100:(3
‑
15)，优选100:(5
‑
10)；
[0027]优选地，所述加热温度为30
‑
60℃，优选40
‑
50℃，加热时间为30
‑
90min，优选50
‑
70min；
[0028]另一方面，本专利技术提供一种环氧树脂复合材料的制备方法，其包含如下步骤：将上述环氧树脂组合物与纤维复合通过加热固化的方法制备得到。
[0029]优选地，所述的制备方法包括手糊成型、缠绕成型、拉挤成型、预浸料成型、SMC成型中的一种或多种；
[0030]优选地，所述的纤维包括碳纤维、玻璃纤维、竹纤维、芳纶纤维的一种或多种；
[0031]优选地，所述环氧树脂组合物与纤维的质量比为1:(2
‑
6)，优选为1:(3
‑
5)；
[0032]优选地，所述的复合材料制备过程中成型温度为80
‑
130℃，优选90
‑
110℃，时间为0.5
‑
2h，优选1
‑
1.5h。
[0033]最后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IPDA改性潜伏性固化剂，其结构式为2.如权利要求1所述的IPDA改性潜伏性固化剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：反应器中加入双氰胺和溶剂，开启搅拌后加热进行分散溶解，双氰胺充分溶解后滴加酸性催化剂调整体系pH值；称取一定量的IPDA滴加至反应体系中，体系混合均匀后升温，保持反应回流，期间不断补充酸性物质保持一定的pH值，直到反应结束；最后除去体系中的溶剂，通过碱性溶液洗涤后得到双胍基异佛尔酮产物。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述IPDA和双氰胺的摩尔比为1:(1
‑
4)，优选1:(2
‑
3)。4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为蒸馏水、甲醇、乙醇的一种或多种，优选蒸馏水；用量为IPDA和双氰胺总质量的150％
‑
500％，优选200％
‑
300％；和/或，所述酸性催化剂为盐酸、硫酸、醋酸、硝酸的一种或多种，优选盐酸，所述调整的体系pH值为1
‑
5，优选2
‑
3；和/或，所述碱性溶液为碳酸钠水溶液、碳酸氢钠水溶液、氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液中的一种或多种，优选氢氧化钠水溶液。5.如权利要求2
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述双氰胺溶解温度为25
‑
50℃，优选35
‑
45℃；溶解时间为5
‑
30min，优选10
‑
15min；和/或，所述体系加入IPDA后反应温度为40
‑
130℃，优选60
‑
100℃；所述反应时间为0.5
‑
10h，优选为3
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明坤，刘大伟，刘赵兴，闫海超，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：