CN103044657B - 一种纳米改性环氧树脂及其制备方法 - Google Patents

一种纳米改性环氧树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米改性环氧树脂，包括如下重量百分比的组份：双酚A 20-45份、环氧氯丙烷10-23份、纳米材料1-2.5份、磷钨酸0.7-1.2份、巯基乙酸0.1-0.8份、混合活性稀释剂10-20.5份、混合惰性稀释剂1-7份、苯2-5份；还公开了一种纳米改性环氧树脂制备方法，采用“两步法”加入纳米材料制备纳米改性环氧树脂。采用该方法制备纳米环氧树脂克服了纳米材料与环氧树脂聚合难的问题，且所得产品性能优越，尤其是耐候性，比传统产品提高40%以上，人工耐老化可达1000小时，完全达到户外使用的要求。

Description

一种纳米改性环氧树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种环氧树脂及其制备方法，确切地说是一种纳米改性环氧树脂及其制备方法。
背景技术
环氧树脂具有粘结力强、耐高温、防腐蚀和优异的电绝缘性化等特性，被广泛应用在汽车、船舶、电力以及电子器件等的表面涂层，近年来，消费量以每年30%的速度在增长，市场潜力巨大。但环氧树脂普遍存在抗划痕性能及耐候性能差等缺点。
纳米材料因其具有独特的物理、化学性能，故能大幅度提高环氧树脂产品的表面韧性、硬度以及耐候性等。但由于纳米材料易团聚，加之环氧树脂本身黏度大，致使纳米粒子与环氧树脂聚合不完全，且目前纳米改性环氧树脂研究主要集中在改性材料的应用上，而在提高耐候性的研究上进展较小。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种纳米改性环氧树脂及其制备方法，其目的在于解决了纳米材料与环氧树脂聚合难的问题，制备出高耐候性环氧树脂。
本发明采用的技术方案为：
一种纳米改性环氧树脂，包括如下重量百分比的组份：双酚A 20-45份、环氧氯丙烷10-23份、纳米材料1-2.5份、磷钨酸0.7-1.2份、巯基乙酸0.1-0.8份、混合活性稀释剂10-20.5份、混合惰性稀释剂1-7份、溶剂苯2-5份。
所述纳米材料为纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米碳酸钙或者蒙脱土粒子中的任意一种或几种。
所述混合活性稀释剂为二缩水甘油醚、多缩水甘油醚、环氧丙烷苯基醚、环氧丙烷丁基醚、二环氧丙烷乙基醚或三环氧丙烷丙基醚中的任意一种或几种。
所述混合惰性稀释剂为二甲苯、甲苯或丙酮中的任意一种或几种。
一种纳米改性环氧树脂的制备方法，步骤如下：
（a）按配方量称取双酚A、环氧氯丙烷、磷钨酸、巯基乙酸、混合活性稀释剂和混合惰性稀释剂在搅拌状态下混合，使双酚A溶解。
（b）将1/3配方量的溶剂苯滴加至步骤（a）制得的混合液中，控制温度在60-65℃，滴加完毕后，升温至85-95℃，然后筛入2/3配方量的纳米材料，维持反应，待反应完成后，回收环氧氯丙烷；将1/3配方量的溶剂苯滴加至反应液中，同事筛入剩余1/3配方量的纳米材料，保温维持反应；最后滴加剩余1/3配方量的溶剂苯，使树脂溶解，搅拌后静置分层。
（c）将分层液的上层树脂液置于分水锅中，加热至85-95℃，搅拌，静置，放去催化剂液，然后再搅拌使树脂液沸腾回流至无水泡出现，冷却，静置，压滤，将压滤液放入脱水锅中先常压、后减压脱去溶剂苯，得产品。
所述步骤（b）中溶剂苯滴加过程中，控制温度在62℃，滴加完毕后，升温至90℃，保温维持反应30min。
所述步骤（c）中，加热温度至90℃。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一方面，采用“两步法”加入纳米材料制备纳米改性环氧树脂，成功解决了纳米材料与环氧树脂聚合难的问题；另一方面，所得纳米环氧树脂的性能优越，尤其是耐候性，比传统产品提高40%以上，人工耐老化可达1000小时，完全达到户外使用的要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细的说明。
本发明中使用的蒙脱土粒子是由浙江粘土化工有限公司生产。
实施例1：纳米TiO2改性环氧树脂
将45.00g双酚A、23.00g环氧氯丙烷、1.20磷钨酸、0.80巯基乙酸、15.50g混合活性稀释剂（二缩水甘油醚和二环氧丙烷乙基醚混合 ）和1.00g混合惰性稀释剂（甲苯和丙酮混合）在搅拌状态下混合，使双酚A溶解。
将0.85g苯滴加至上步混合液中，控制温度在62℃，滴加完毕后，升温至90℃，然后筛入1.70g纳米材料，维持反应，待反应完成后，回收环氧氯丙烷；将0.85g苯滴加至反应液中，同时筛入剩余0.80g的纳米材料，保温维持反应；最后滴加剩余0.8g苯，使树脂溶解，搅拌后静置分层。
将分层液的上层树脂液置于分水锅中，加热至90℃，搅拌，静置，放去催化剂液，然后再搅拌使树脂液沸腾回流至无水泡出现，冷却，静置，压滤，将压滤液放入脱水锅中先常压后减压脱溶剂苯，得产品。
实施例2：纳米ZnO改性环氧树脂
生产工艺步骤，同实施例1。
实施例3：纳米CaCO3改性环氧树脂
生产工艺步骤，同实施例1。
实施例1-3所得产品性能测试参数如1所示：
产品外观 抗冲击强度 铅笔硬度 人工耐候性
实施例1 色泽均匀、平整 65Kgcm 2H 1000h通过
实施例2 色泽均匀、平整 62Kgcm 2H 1000h通过
实施例3 色泽均匀、平整 62Kgcm 2H 1000h通过
表1

Claims (5)

1.一种纳米改性环氧树脂，其特征在于，包括如下组分及其各组分的重量份：
所述的纳米改性环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：
(a)按配方量称取双酚A、环氧氯丙烷、磷钨酸、巯基乙酸、混合活性稀释剂和混合惰性稀释剂在搅拌状态下混合，使双酚A溶解；
(b)将1/3配方量的溶剂苯滴加至步骤(a)制得的混合液中，控制温度在60-65℃，滴加完毕后，升温至85-95℃，然后筛入2/3配方量的纳米材料，维持反应，待反应完成后，回收环氧氯丙烷；将1/3配方量的溶剂苯滴加至反应液中，同时筛入剩余1/3配方量的纳米材料，保温维持反应；最后滴加剩余1/3配方量的溶剂苯，使树脂溶解，搅拌后静置分层；
(c)将分层液的上层树脂液置于分水锅中，加热至85-95℃，搅拌，静置，放去催化剂液，然后再搅拌使树脂液沸腾回流至无水泡出现，冷却，静置，压滤，将压滤液放入脱水锅中先常压、后减压脱去溶剂苯，得产品；
所述纳米材料为纳米氧化钛、纳米氧化锌或纳米碳酸钙中的任意一种或几种。
2.根据权利要求1所述的纳米改性环氧树脂，其特征在于，所述混合活性稀释剂为二缩水甘油醚、多缩水甘油醚、环氧丙烷苯基醚、环氧丙烷丁基醚、二环氧丙烷乙基醚或者三环氧丙烷丙基醚中的几种混合。
3.根据权利要求1所述的纳米改性环氧树脂，其特征在于，所述混合惰性稀释剂为二甲苯、甲苯或者丙酮中的几种混合。
4.根据权利要求1所述的纳米改性环氧树脂，其特征在于，所述步骤(b)中第一步溶剂苯滴加过程中，控制温度在62℃，滴加完毕后，升温至90℃，保温维持反应30min。
5.根据权利要求1所述的纳米改性环氧树脂，其特征在于，所述步骤(c)中，加热温度至90℃。
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