CN101914196B - 一种环氧树脂用的固化组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环氧树脂用的固化组合物及其制备方法和应用。该环氧树脂用的固化组合物，以总质量分数100％计，由芳香族多元胺10％-50％，饱和脂肪族多元胺50％-90％组成。通过不同类固化剂的复配，既保留胺类固化剂常温固化，固化速度适宜等优点，又能增添挥发性低，粘度低、韧性提高的优点，从而实现环氧树脂固化剂体系的多功能性。
Description
技术领域
本发明涉及一种环氧树脂用的固化组合物及其制备方法和应用。
背景技术
环氧树脂是一类含有环氧基团的线性高分子化合物，它对几乎所有的建筑混凝土、金属、玻璃、纤维、硬质塑料等，均有很好的粘接力。在热固型树脂中，环氧固化物的收缩率最低，可小到0.2％以下。另外环氧树脂的固化物耐老化、耐化学介质性能好，也是热固型树脂中最优的，因此达到了建筑结构胶应有50年以上寿命的特殊要求。环氧树脂本身为热塑性的线型结构，只有和固化剂反应生成三维网状结构的不溶不熔聚合物后才具有使用价值。因此固化剂的研究对于环氧树脂的应用尤为重要。固化剂研究主要包括结构、配比、成型固化机理等。即使相同种类不同结构的固化剂在相同成型固化工艺参数及程序下得到的固化物，其结构和性质也具有很大的差异。在常温固化体系中，能室温慢速固化剂常用主要有聚酰胺类、酮亚胺类、脂环胺类、聚醚胺类、芳香胺类、咪唑类。聚酰胺类属于传统固化剂，在温度在15～25℃固化很慢，配胶量也大，但当温度高于35℃时适用期迅速缩短，不便操作，加上粘度太高，无法容纳更多填充料而制约了其的推广。酮亚胺类固化剂属于潜伏性，虽粘度适宜，但固化过程中需有水分或胺类参与，日强度无法满足标准要求，而无法推广该品种。脂环胺类和聚醚胺类在高于35℃时固化较慢，但价格太高也限制了使用。芳香胺类属于固体不便于常温配制，推广力度也不大。咪唑类虽常温下能延长时间，但固化度太低，无法进行推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种环氧树脂用的固化组合物，通过不同类固化剂的复配，既保留胺类固化剂常温固化，固化速度适宜等优点，又能增添挥发性低，粘度低、韧性提高的优点，从而实现环氧树脂固化剂体系的多功能性。
一种环氧树脂用的固化组合物，以总质量分数100％计，由芳香族多元胺10％-50％，饱和脂肪族多元胺50％-90％组成。
本发明的目的还在于提供一种环氧树脂用的固化组合物的制备方法，其包括将芳香族多元胺和饱和脂肪族多元胺混合。
当上述芳香族多元胺在常温下为液态时，芳香族多元胺直接与饱和脂肪族多元胺混合；当上述芳香族多元胺在常温下是固态时，加热成液体再与脂肪族多元胺混合，该加热方法包括将固态的芳香族多元胺在80～180℃下加热成液体，如果是多个固态的芳香族多元胺的混合物，可将加热后混合均匀的芳香族多元胺液体混合物置于室温的干燥器中，待其充分冷却至室温，得到均一的流动性良好的液态混合芳香族多元胺，再与脂肪族多元胺混合。
所述的芳香族多元胺为间苯二胺、邻苯二胺、4，4′-二氨基二苯基甲烷、4，4′-二氨基二苯砜、二乙基甲苯二胺、二乙基苯二胺或间氨基苄胺中的至少一种；
所述的饱和脂肪族多元胺是乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺或四亚乙基五胺中的至少一种。
本发明的目的还在于提供一种固化环氧树脂的方法，包括用上述的环氧树脂用的固化组合物固化环氧树脂。
本发明的目的还在于提供一种固化的环氧树脂，其是通过环氧树脂被上述环氧树脂用的固化组合物固化得到。
本发明的环氧树脂用的固化组合物为芳香族多元胺和饱和脂肪族多元胺的混合物，使用该固化剂体系的环氧树脂体系的模量、耐热性能、拉伸性能、玻璃化温度Tg、冲击韧性等重要的性能均比单纯使用芳香族多元胺或者脂肪族多元胺有不同程度的提高。
具体实施方式
实施例1
取15g4，4′-二氨基二苯基甲烷在100℃热熔成液体状态后，与15g二乙基苯二胺混合在一起，充分搅拌均匀，与40g乙二胺和200gE51环氧树脂(即液态双酚A环氧树脂，购自蓝星化工新材料股份有限公司无锡树脂厂公司)混合，再次搅拌均匀，测量环氧树脂的力学性能。并与以单独使用等当量的4，4′-二氨基二苯基甲烷，二乙基苯二胺和乙二胺的E51环氧树脂的力学性能进行比较，四种固化剂在温度140℃时固化5小时，在温度180℃时进行3小时的后固化。结果见表1。
表1 使用各种不同的固化剂的E51环氧树脂的力学性能对比
实施例2
取15g4，4′-二氨基二苯砜在200℃热熔成液体状态后，与15g二乙基苯二胺混合在一起，充分搅拌均匀，与45g乙二胺和150gAG80环氧树脂(购自上海市合成树脂研究所)混合，再次搅拌均匀，测量环氧树脂的力学性能。并与以单独使用等当量的4，4′-二氨基二苯砜，二乙基苯二胺和乙二胺的AG80环氧树脂的力学性能进行比较，四种固化剂在温度180℃时固化5小时，在温度200℃时进行3小时的后固化。结果见表2。
表2 使用各种不同的固化剂的AG80环氧树脂的力学性能对比
实施例3
取5g4，4′-二氨基二苯基甲烷在100℃热熔成液体状态后，与45g二乙基苯二胺混合在一起，充分搅拌均匀，与50g三亚乙基四胺和300gTDE86环氧树脂(购自天津晶东化学复合材料有限公司)混合，再次搅拌均匀，测量环氧树脂的力学性能。并与以单独使用等当量的4，4′-二氨基二苯基甲烷，二乙基苯二胺和三亚乙基四胺的TDE86环氧树脂的力学性能进行比较，四种固化剂在温度170℃时固化5小时，在温度180℃时进行3小时的后固化。结果见表3。
表3 使用各种不同的固化剂的TDE86环氧树脂的力学性能对比
实施例4
取10间苯二胺与50g二亚乙基三胺和200gAFG90环氧树脂(购自上海市合成树脂研究所)混合，搅拌均匀，测量环氧树脂的力学性能。并与以单独使用等当量的间苯二胺，二亚乙基三胺的AFG90环氧树脂的力学性能进行比较，三种固化剂在温度140℃时固化5小时，在温度180℃时进行3小时的后固化。结果见表4。
表4 使用各种不同的固化剂的AFG90环氧树脂的力学性能对比
实施例5
取10g4，4′-二氨基二苯砜在200℃热熔成液体状态后，与15g间苯二胺混合在一起，充分搅拌均匀，与45g三亚乙基四胺和230g DER331环氧树脂(购自陶氏化学公司)混合，再次搅拌均匀，测量环氧树脂的力学性能。并与以单独使用等当量的4，4′-二氨基二苯砜，间苯二胺和三亚乙基四胺的DER331环氧树脂的力学性能进行比较，四种固化剂在温度160℃时固化5小时，在温度180℃时进行3小时的后固化。结果见表5。
表5 使用各种不同的固化剂的DER331环氧树脂的力学性能对比
实施例6
取20g二乙基甲苯二胺与45g乙二胺和120gMY721环氧树脂(购自美国亨斯曼公司)混合，搅拌均匀，测量环氧树脂的力学性能。并与以单独使用等当量的二乙基甲苯二胺，乙二胺的MY721环氧树脂的力学性能进行比较，三种固化剂在温度180℃时固化5小时，在温度200℃时进行3小时的后固化。结果见表6。
表6 使用各种不同的固化剂的MY721环氧树脂的力学性能对比
Claims (5)
1.一种环氧树脂用的固化组合物，包括将固态的芳香族多元胺加热成液体后，再与饱和脂肪族多元胺混合，其特征在于，以总质量分数100％计，由芳香族多元胺10％-50％，饱和脂肪族多元胺50％-90％组成；所述芳香族多元胺为间苯二胺、邻苯二胺、4，4′-二氨基二苯基甲烷、4，4′-二氨基二苯砜、二乙基甲苯二胺、二乙基苯二胺或间氨基苄胺中的至少一种；所述的饱和脂肪族多元胺是乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺或四亚乙基五胺中的至少一种。
2.如权利要求1的制备方法，其特征在于，包括将固态的芳香族多元胺混合物加热，再将所得混合均匀的芳香族多元胺液体混合物置于室温的干燥器中，待其充分冷却至室温，得到均一的流动性良好的液态混合芳香族多元胺，再与饱和脂肪族多元胺混合。
3.一种固化环氧树脂的方法，其特征在于，包括用如权利要求1所述的环氧树脂用的固化组合物固化环氧树脂。
4.如权利要求3所述的方法得到的固化的环氧树脂。
5.固化的环氧树脂，其特征在于，其是通过环氧树脂被如权利要求1所述的环氧树脂用的固化组合物固化得到。
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