CN101024680A - 一种含联萘基双酚a型环氧树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环氧树脂,为克服现有环氧树脂的耐热性不足、吸湿性过高等缺陷,本发明提供一种含联萘基双酚A型环氧树脂及其制备方法。本发明的含联萘基双酚A型环氧树脂具有如结构式(Ⅰ):其中m=1~10其中G为:(Ⅱ)其中n=0~10本发明提供的制备方法有本体法和溶剂法。本发明提供的含联萘基双酚A型环氧树脂具有优良的力学性能,耐热性能和低吸水性能,并且对不同固化剂适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及环氧树脂,具体涉及一种含联萘基双酚A型环氧树脂及其制备方法。
背景技术
环氧树脂(EP)被广泛的应用于涂料、胶粘剂、电子聚合物材料等领域。目前,在电子聚合物材料领域,最常用的环氧树脂是双酚A型(包括普通型和四溴双酚A型等)环氧树脂。双酚A型环氧树脂具有优良的机械强度、电绝缘性等,但存在耐热性不足、吸湿性过高等技术弱点,不能满足现代电子行业对聚合物材料的性能要求。
目前,没有关于联萘基双酚A型环氧树脂的报道。
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷,本发明的目的是为了提供一种耐热性好、低吸水性的含联萘基双酚A型环氧树脂及其制备方法。本发明的含联萘基双酚A型环氧树脂具有如下结构式:
其中m=1~10
其中G为:
其中n=0~10
为了更好实现本发明,本发明所述的含联萘基双酚A型环氧树脂的环氧值可以为0.15~0.46,优选0.29~0.40。
本发明所述的含联萘基双酚A型环氧树脂,其中,所述m的值优选为1~6,n的值优选为0~5。
本发明的含联萘基双酚A型环氧树脂的制备方法(以下简称本体法),包括以下步骤:
(1)按摩尔份取双酚A型环氧树脂2~8份和联萘酚1份混合,搅拌使混合均匀;
(2)在氮气的保护下,搅拌的条件下,在80℃~200℃温度下反应4~8小时即得。
本发明的制备方法,所述步骤(1)中的双酚A型环氧树脂的环氧值可以选自0.01~0.58,优选0.40~0.54。
本发明的另一种含联萘基双酚A型环氧树脂的制备方法(以下简称溶剂法),包括以下步骤:
(1)将联萘酚和双酚A型环氧树脂按1∶2~8的摩尔比混合;然后加入混合物质量的2~4倍的有机溶剂,搅拌使混合均匀;
(2)在氮气的保护下,80℃~150℃温度下反应18~24小时,除去溶剂即得。
其中步骤(1)中所述的有机溶剂优选甲苯或二甲苯。
本发明的本体法和溶剂法中的搅拌是为了使反应物混合均匀,避免在反应中出现局部反应,从而提高产率和得到更好质量的含联萘基双酚A型环氧树脂。
其中搅拌只要达到使反应物混合均匀的目的即可。搅拌的速率为30~2000转/分钟均可实现本发明的目的。
本发明的溶剂法步骤(2)中的除去溶剂采用本领域常用的除溶剂法,如旋转蒸发法。
本发明所述的双酚A型环氧树脂结构式为:
其中n=0~10
所述的联萘酚指2,2’-二羟基-1,1’-联萘,结构式为:
反应的化学方程式为:
其中m=1~10
其中G为:
其中n=0~10
本发明的含联萘基双酚A型环氧树脂随联萘酚和双酚A型环氧树脂摩尔比不同,在常温下呈棕黄色到深棕黄色的半固体态。
本发明的含联萘基双酚A型环氧树脂可采用二苯基二氨基甲烷、间苯二胺、双氰胺、咪唑等进行固化,固化后的主要性能如下:
表1:本发明含联萘基双酚A型环氧树脂固化物的性能
联萘酚/双酚A型环氧树脂(摩尔比) | 0∶1 | 1∶8 | 1∶6 | 1∶3 |
环氧值 | 0.54 | 0.43 | 0.40 | 0.29 |
热失重5%的温度,℃ | 358 | 362 | 373 | 380 |
热失重50%的温度,℃ | 390 | 393 | 397 | 402 |
吸水率,% | 1.08 | 0.96 | 0.85 | 0.76 |
拉伸强度,MPa | 57.5 | 58.1 | 59.2 | 60.3 |
表1中:固化剂为二苯基二氨基甲烷(DDM);固化条件为先90℃固化1小时,然后在120℃固化2小时,150℃固化2小时,最后180℃固化2小时。
从表1所列本发明含联萘基双酚A型环氧树脂固化物的各项性能来看,本发明提供的含联萘基双酚A型环氧树脂具有优良的力学性能,耐热性能和低吸水性能,且随着联萘酚与双酚A型环氧树脂摩尔比的增加即环氧树脂中联萘酚含量的增加,力学性能,耐热性能和低吸水性能都有较大程度的提高,充分体现了本发明的技术提高效果。
表2:本发明含联萘基双酚A型环氧树脂固化物在不同固化剂下的性能
联萘酚/双酚A型环氧树脂(摩尔比) | 1∶5 | 1∶8 | 1∶4 | 1∶3.5 |
环氧值 | 0.37 | 0.43 | 0.34 | 0.32 |
固化剂 | 间苯二胺 | 双氰双胺 | 二苯基二氨基甲烷 | 2-甲基咪唑 |
热失重5%的温度,℃ | 368 | 372 | 376 | 372 |
热失重50%的温度,℃ | 393 | 395 | 399 | 394 |
吸水率,% | 0.91 | 0.89 | 0.82 | 0.86 |
拉伸强度,MPa | 58.1 | 58.7 | 59.8 | 59.3 |
从表2所列本发明含联萘基双酚A型环氧树脂固化物的各项性能来看,本发明的含联萘基双酚A型环氧树脂在不同固化剂下同样具有优良的力学性能,耐热性能和低吸水性能,对不同固化剂适应性强。更进一步体现了本发明的技术提高效果。
具体实施方式
以下提供本发明一些优选的实施方式,以助于进一步理解本发明,但本发明的保护范围并不仅局限于此。
以下实施例中所用的主要原料的来源及纯度为:
联萘酚:深圳市亚王康丽技术有限公司;双酚A型环氧树脂:广州励宝精细化工有限公司;甲苯:天津市百世化工有限公司;二甲苯:天津市北方化玻购销中心,上述试剂均为AR级。
实施例1 含联萘基双酚A型环氧树脂及其制备
在装有温度计、氮气保护装置和搅拌器的反应瓶中,加入100.0g的双酚A型环氧树脂(0.27mol,环氧值为0.54)在80℃下加热搅拌下(搅拌速率控制为400±20转/分钟),将联萘酚15.9g(0.05mol)加入反应瓶;在氮气保护和搅拌下,150℃反应4小时,即得本发明的含联萘基双酚A型环氧树脂。产物在常温下为棕黄色半固态体。产物环氧值为0.40。
实施例2 含联萘基双酚A型环氧树脂的固化
采用4,4’-二氨基二苯基砜对实施例1所得的含联萘基双酚A型环氧树脂进行固化,固化工艺采用质量份每100份的含联萘基双酚A型环氧树脂加入17份4,4’-二氨基二苯基砜。固化条件为80℃固化2小时,160℃固化2小时,最后220℃固化2个小时。热失重5%的温度为385℃,热失重50%的温度为409℃,吸水率0.75%,拉伸强度60.6MPa。
实施例3 含联萘基双酚A型环氧树脂及其制备
在装有温度计、氮气保护装置和搅拌器的反应瓶中,加入100.0g的双酚A型环氧树脂(0.25mol,环氧值为0.51),370ml甲苯,在90℃下加热搅拌(搅拌速率控制为500±50转/分钟),再将联萘酚23.8g(0.08mol)加入反应瓶;在氮气保护下在114℃下反应22小时,旋转蒸发的方法除去溶剂即得含联萘基双酚A型环氧树脂。所得产物环氧值为0.29。
然后采用二氰二胺固化,固化工艺采用质量份每100份环氧树脂加入4份二氰二胺和0.5份2-甲基咪哇,先100℃固化2小时,然后在140℃固化4小时,最后170℃后处理1小时,热失重5%的温度为370℃,热失重50%的温度为392℃,吸水率0.93%,拉伸强度57.8MPa。
实施例4 含联萘基双酚A型环氧树脂及其制备
在装有温度计、氮气保护装置和搅拌器的反应瓶中,加入100.0g的双酚A型环氧树脂(0.22mol,环氧值为0.38)在85℃下加热搅拌(搅拌速率控制为100±10转/分钟),然后将联萘酚9.5g(0.03mol)加入反应瓶。在氮气保护下在160℃加热反应5小时,得到含联萘基双酚A型环氧树脂。所得产物环氧值0.15。然后用二苯基二氨基甲烷固化,固化工艺采用100份含联萘基双酚A型环氧树脂,19份二苯基二氨基甲烷。固化条件为先90℃固化1小时,然后在120℃固化2小时,150℃固化2小时,最后180℃固化2小时。热失重5%的温度为361℃,热失重50%的温度为388℃,吸水率1.02%,拉伸强度57.9MPa。
实施例5 含联萘基双酚A型环氧树脂及其制备
在装有温度计、冷凝管和搅拌器的反应釜中,加入100.0g的双酚A型环氧树脂(0.22mol,环氧值为0.44),340ml二甲苯、联萘酚13.6g(0.05mol),在144℃加热搅拌(搅拌速率控制为200±20转/分钟),反应19小时,旋转蒸发除去溶剂得到含联萘基双酚A型环氧树脂。所得产物环氧值0.24。采用间苯二胺固化,固化工艺采用100份含联萘基双酚A型环氧树脂,17份间苯二胺。固化条件为85℃固化2小时,175℃固化1小时,200℃固化1个小时。热失重5%的温度为365℃,热失重50%的温度为393℃,吸水率0.94%,拉伸强度58.3MPa。
实施例6 含联萘基双酚A型环氧树脂及其制备
在装有温度计、冷凝管和搅拌器的反应瓶中,加入100.0g的双酚A型环氧树脂(0.27mol,环氧值为0.54)、340ml甲苯、9.7g联萘酚(0.03mol),在114℃加热搅拌(搅拌速率控制为80±5转/分钟),反应24小时,旋转蒸发除去溶剂得到环氧树脂。所得产物环氧值0.43。采用4,4’-二氨基二苯基砜固化,固化工艺采用100份环氧树脂,26.3份4,4’-二氨基二苯基砜。固化条件为80℃固化2小时,160℃固化2小时,最后220℃固化2个小时。热失重5%的温度为378℃,热失重50%的温度为399℃,吸水率0.85%,拉伸强度59.0MPa。
实施例7 含联萘基双酚A型环氧树脂及其制备
在装有温度计、冷凝管和搅拌器的反应釜中,加入5000.0g的双酚A型环氧树脂(12.5mol,环氧值为0.51),20000ml二甲苯、联萘酚1787.5g(6.25mol),在144℃加热搅拌(搅拌速率控制为90±10转/分钟),反应24小时,除去溶剂得到含联萘基双酚A型环氧树脂。所得产物环氧值0.18。采用二苯基二氨基甲烷固化,固化工艺采用100份含联萘基双酚A型环氧树脂,9.9份二苯基二氨基甲烷。固化条件为先90℃固化1小时,然后在120℃固化2小时,150℃固化2小时,最后180℃固化2小时。热失重5%的温度为387℃,热失重50%的温度为406℃,吸水率0.73%,拉伸强度60.7MPa。
实施例8 含联萘基双酚A型环氧树脂及其制备
在装有温度计、冷凝管和搅拌器的反应釜中,加入3000.0g的双酚A型环氧树脂(7.5mol,环氧值为0.54),11100ml二甲苯、联萘酚715g(2.5mol),在144℃加热搅拌(搅拌速率控制为300±20转/分钟),反应23小时,除去溶剂得到含联萘基双酚A型环氧树脂。所得产物环氧值0.28。采用4,4’-二氨基二苯基砜固化,固化工艺采用100份含联萘基双酚A型环氧树脂,18.1份4,4’-二氨基二苯基砜。固化条件为80℃固化2小时,160℃固化2小时,最后220℃固化2个小时。热失重5%的温度为385℃,热失重50%的温度为402℃,吸水率0.78%,拉伸强度60.3MPa。
在装有温度计、氮气保护装置和搅拌器的反应釜中,加入2000.0g的双酚A型环氧树脂(4.4mol,环氧值为0.44)在85℃下加热搅拌(搅拌速率控制为40±5转/分钟),然后将联萘酚157.5g(0.55mol)加入反应瓶。所得产物环氧值0.36。在氮气保护下在160℃加热反应8小时,得到含联萘基双酚A型环氧树脂。然后用间苯二胺固化,固化工艺采用100份含联萘基双酚A型环氧树脂,9.6份间苯二胺。固化条件为85℃固化2小时,175℃固化1小时,200℃固化1个小时。热失重5%的温度为359℃,热失重50%的温度为387℃,吸水率1.04%,拉伸强度57.5MPa。
Claims (8)
2、根据权利要求1所述的一种含联萘基双酚A型环氧树脂,其特征是,所述m=1~6;n=0~5。
3、根据权利要求1所述的一种含联萘基双酚A型环氧树脂,其特征是,所述的一种含联萘基双酚A型环氧树脂的环氧值为0.15~0.46。
4、根据权利要求3所述的一种含联萘基双酚A型环氧树脂,其特征是,所述的一种含联萘基双酚A型环氧树脂的环氧值为0.29~0.40。
5、一种权利要求1所述的含联萘基双酚A型环氧树脂的制备方法,包括以下步骤:
(1)按摩尔份计,取双酚A型环氧树脂2~8份和联萘酚1份混合,搅拌使混合均匀;
(2)在氮气的保护下,搅拌的条件下,在80℃~200℃温度下反应4~8小时即得。
6、根据权利要求5所述的含联萘基双酚A型环氧树脂的制备方法,其特征是,所述步骤(1)中的双酚A型环氧树脂的环氧值为0.01~0.58。
7、一种权利要求1所述的含联萘基双酚A型环氧树脂的制备方法,其特征是,包括以下步骤:
(1)将联萘酚和双酚A型环氧树脂以1∶2~8的摩尔比混合,然后加入上述混合物质量的2~4倍的有机溶剂,搅拌使混合均匀;
(2)在氮气的保护下,搅拌的条件下,在80℃~150℃温度下反应18~24小时,除去溶剂即得。
8、根据权利要求7所述的含联萘基双酚A型环氧树脂的制备方法,其特征是,所述步骤(1)中所述的有机溶剂是甲苯或二甲苯。
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