CN113024761A - 一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法 - Google Patents

一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法，涉及新材料领域。本发明先用三氟乙酸对环氧大豆油开环制得改性环氧大豆油，再将开环的环氧大豆油接枝到聚氨酯上制得聚氨酯共聚物，随后与环氧树脂进行合成，制得环氧聚氨酯合成树脂，最后将环氧聚氨酯合成树脂与助剂导电剂混合制得耐油耐磨的合成树脂。本发明的耐油耐磨合成树脂具有耐油耐磨性能、较高的韧性、耐水性和抗紫外线、抗辐射性能。

Description

一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体为一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法。
背景技术
近年来面对严峻的市场，我国的合成树脂现在需要更趋于多元化、轻质化，以此提高产品的竞争力，且随着我国居民消费能力和消费水平的提升，以及在节能环保的大环境下，人们对生活品质的要求越来越高，对合成树脂的性能需求持续增加，如安全无毒的玩具和生活用品等。
本发明所制备的具有耐油耐磨性能的合成树脂，能够应用在太阳镜上，在具备耐油耐磨的同时，还具有抗紫外线和抗辐射的性能，有效削弱紫外光对眼睛的伤害，并且在遇水的情况下不易造成破损，具备一定的耐水性。因此，设计具有抗紫外线、抗辐射和耐水性的耐油耐磨的合成树脂是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法，包括以下重量份数的原料：
50～80份环氧聚氨酯合成树脂、10～20份助剂。
优选的，所述环氧聚氨酯合成树脂包括聚氨酯共聚物、环氧树脂。
优选的，所述聚氨酯共聚物包括改性环氧大豆油、聚氨酯。
优选的，所述改性环氧大豆油是经三氟乙酸开环所制得。
优选的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂环族类环氧树脂中的一种；所述助剂为导电剂石墨导电剂KS-6、阻燃剂十溴二苯乙烷中的一种或几种。
本发明第二方面提供一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法，包括以下具体步骤：
(1)改性环氧大豆油的制备：将环氧大豆油溶解于异丙醇中，倒入烧瓶中快速搅拌，再滴加一定质量的三氟乙酸，控制温度，反应停止后冷却至室温，用正己烷萃取至溶液分层，分离出水层，再经水洗、蒸发后得到深黄色的含氟环氧大豆油；
(2)聚氨酯共聚物的制备：将改性的环氧大豆油与聚氨酯混合，氮气中加热搅拌反应数小时，冷却至室温后制得聚氨酯共聚物；
(3)环氧聚氨酯合成树脂的制备：将聚氨酯共聚物和环氧树脂按一定比例混合，加入异氰酸酯，使用恒温磁力水浴锅在加热温度下中速搅拌均匀混合，再经高速分散得环氧聚氨酯合成树脂。
(4)耐油耐磨合成树脂的制备：将步骤(3)所得的环氧聚氨酯合成树脂与助剂按质量比50：1～80：1混合后制得耐油耐磨的合成树脂。
优选的，所述步骤(1)中：将异丙醇质量1～2倍的环氧大豆油溶解于异丙醇中，倒入带有搅拌器的三口原地烧瓶中，在快速搅拌过程中用恒压滴管滴加相同质量的三氟乙酸，控制温度，反应4～5小时后停止，再将反应后的溶液放置于分液漏斗中冷却至室温，用正己烷萃取反应后的溶液，等溶液分层，分离出水层，再用水洗涤三次，最后用旋转蒸发仪蒸去溶剂，得到深黄色的含氟环氧大豆油。
优选的，所述步骤(2)中：将改性的环氧大豆油与聚氨酯混合，在充满氮气的环境下，加热升温至80℃～90℃，搅拌反应1～2小时，冷却至室温后制得聚氨酯共聚物。
优选的，所述步骤(3)中：将聚氨酯共聚物和环氧树脂按比例0.025:1～0.1:1混合，加入异氰酸酯，用少量的去离子水降低环氧树脂的黏度，使用恒温磁力水浴锅在25℃～30℃下中速搅拌均匀混合，再经高速分散30～40分钟后，得环氧聚氨酯合成树脂。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
环氧树脂和聚氨酯反应，在合成后具有优异的耐油性能且能在低温下干燥，当环氧树脂作为多元醇进入聚氨酯分子链中，环氧树脂中的仲羟基和聚氨酯中的异氰酸酯基团接枝共聚反应，形成的互穿网络结构能够有效增强其合成树脂的耐磨性，随着环氧树脂的增加，刚性链段也增加，导致合成树脂的刚性提高，柔性下降，断裂伸长率也呈下降趋势，合成树脂的韧性变差，再以改性环氧大豆油为原料，制得含有一定羟基的多元醇，合成大豆油基聚氨酯共聚物，大豆油基聚氨酯能够减小其链段的刚性，在交联密度大的环氧树脂中与聚氨酯的柔性链段互穿，使合成树脂的拉伸强度上升，冲击强度增加，具备良好的增韧效果和抗击打性能，且由于环氧大豆油聚氨酯中萘环的存在，链段键易形成硬相微区，使合成树脂产生微相分离结构，形成疏松相间的网络结构，当受到外力作用时，能够分散应力起到增韧效果。
本发明在将环氧树脂与聚氨酯反应前，先用三氟乙酸开环大豆油；将氟接枝在大豆油基多元醇上，能够有效提高聚氨酯共聚物的阻燃性，且三氟乙酸还能够和聚氨酯反应，当三氟乙酸被引入到聚氨酯的骨架中，可显著提升聚氨酯的力学性能，在聚氨酯分子链中引入三氟乙酸也能够提升其拉伸强度，使拉伸强度值最大化，并且氟链段在与聚氨酯分子链接枝时会提升聚氨酯共聚物的抗紫外线性能和抗辐射性能，极强的氟键又能增强聚氨酯分子链的极性，使分子链之间的相互作用力增强，使聚氨酯骨架排列更致密，在遇水的情况下能够有效阻止水分子进入分子链间隙，起到耐水作用，基于三氟乙酸中氟基团的迁移性与聚氨酯基质的不相容性，会导致一些程度的相分离，作为聚氨酯分子链中的软段部分，补足由于环氧树脂加入而引起的刚性增大，以达到增韧目的。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供技术方案：一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法，包括以下重量份数的原料：
50～80份环氧聚氨酯合成树脂、10～20份助剂。
优选的，所述环氧聚氨酯合成树脂包括聚氨酯共聚物、环氧树脂。
优选的，所述聚氨酯共聚物包括改性环氧大豆油、聚氨酯。
优选的，所述改性环氧大豆油是经三氟乙酸开环所制得。
优选的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂环族类环氧树脂中的一种；所述助剂为导电剂石墨导电剂KS-6、阻燃剂十溴二苯乙烷中的一种或几种。
本发明第二方面提供一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法，包括以下具体步骤：
(1)改性环氧大豆油的制备：将环氧大豆油溶解于异丙醇中，倒入烧瓶中快速搅拌，再滴加一定质量的三氟乙酸，控制温度，反应停止后冷却至室温，用正己烷萃取至溶液分层，分离出水层，再经水洗、蒸发后得到深黄色的含氟环氧大豆油；
(2)聚氨酯共聚物的制备：将改性的环氧大豆油与聚氨酯混合，氮气中加热搅拌反应数小时，冷却至室温后制得聚氨酯共聚物；
(3)环氧聚氨酯合成树脂的制备：将聚氨酯共聚物和环氧树脂按一定比例混合，加入异氰酸酯，使用恒温磁力水浴锅在加热温度下中速搅拌均匀混合，再经高速分散得环氧聚氨酯合成树脂。
(4)耐油耐磨合成树脂的制备：将步骤(3)所得的环氧聚氨酯合成树脂与助剂按质量比50：1～80：1混合后制得耐油耐磨的合成树脂。
优选的，所述步骤(1)中：将异丙醇质量1～2倍的环氧大豆油溶解于异丙醇中，倒入带有搅拌器的三口原地烧瓶中，在快速搅拌过程中用恒压滴管滴加相同质量的三氟乙酸，控制温度，反应4～5小时后停止，再将反应后的溶液放置于分液漏斗中冷却至室温，用正己烷萃取反应后的溶液，等溶液分层，分离出水层，再用水洗涤三次，最后用旋转蒸发仪蒸去溶剂，得到深黄色的含氟环氧大豆油。
优选的，所述步骤(2)中：将改性的环氧大豆油与聚氨酯混合，在充满氮气的环境下，加热升温至80℃～90℃，搅拌反应1～2小时，冷却至室温后制得聚氨酯共聚物。
优选的，所述步骤(3)中：将聚氨酯共聚物和环氧树脂按比例0.025:1～0.1:1混合，加入异氰酸酯，用少量的去离子水降低环氧树脂的黏度，使用恒温磁力水浴锅在25℃～30℃下中速搅拌均匀混合，再经高速分散30～40分钟后，得环氧聚氨酯合成树脂。
实施例1：一种耐油耐磨的合成树脂一
一种耐油耐磨的合成树脂，包括以下重量份数的原料：
50份环氧聚氨酯合成树脂、10份助剂。
一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法，包括以下具体步骤：
(1)改性环氧大豆油的制备：将环氧大豆油溶解于异丙醇中，倒入烧瓶中快速搅拌，再滴加一定质量的三氟乙酸，控制温度，反应停止后冷却至室温，用正己烷萃取至溶液分层，分离出水层，再经水洗、蒸发后得到深黄色的含氟环氧大豆油；
(2)聚氨酯共聚物的制备：将改性的环氧大豆油与聚氨酯混合，氮气中加热搅拌反应数小时，冷却至室温后制得聚氨酯共聚物；
(3)环氧聚氨酯合成树脂的制备：将聚氨酯共聚物和双酚A型环氧树脂环氧树脂按一定比例混合，加入异氰酸酯，使用恒温磁力水浴锅在加热温度下中速搅拌均匀混合，再经高速分散得环氧聚氨酯合成树脂。
(4)耐油耐磨合成树脂的制备：将步骤(3)所得的环氧聚氨酯合成树脂与助剂按质量比50：1～80：1混合后制得耐油耐磨的合成树脂。
优选的，所述步骤(1)中：将异丙醇质量1倍的环氧大豆油溶解于异丙醇中，倒入带有搅拌器的三口原地烧瓶中，在快速搅拌过程中用恒压滴管滴加相同质量的三氟乙酸，控制温度，反应4小时后停止，再将反应后的溶液放置于分液漏斗中冷却至室温，用正己烷萃取反应后的溶液，等溶液分层，分离出水层，再用水洗涤三次，最后用旋转蒸发仪蒸去溶剂，得到深黄色的含氟环氧大豆油。
优选的，所述步骤(2)中：将改性的环氧大豆油与聚氨酯混合，在充满氮气的环境下，加热升温至80℃，搅拌反应1小时，冷却至室温后制得聚氨酯共聚物。
优选的，所述步骤(3)中：将聚氨酯共聚物和双酚A型环氧树脂环氧树脂按比例0.025:1混合，加入异氰酸酯，用少量的去离子水降低环氧树脂的黏度，使用恒温磁力水浴锅在25℃下中速搅拌均匀混合，再经高速分散30分钟后，得环氧聚氨酯合成树脂。
实施例2：一种耐油耐磨的合成树脂二
一种耐油耐磨的合成树脂，包括以下重量份数的原料：
80份环氧聚氨酯合成树脂、20份助剂。
一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法，包括以下具体步骤：
(1)改性环氧大豆油的制备：将环氧大豆油溶解于异丙醇中，倒入烧瓶中快速搅拌，再滴加一定质量的三氟乙酸，控制温度，反应停止后冷却至室温，用正己烷萃取至溶液分层，分离出水层，再经水洗、蒸发后得到深黄色的含氟环氧大豆油；
(2)聚氨酯共聚物的制备：将改性的环氧大豆油与聚氨酯混合，氮气中加热搅拌反应数小时，冷却至室温后制得聚氨酯共聚物；
(3)环氧聚氨酯合成树脂的制备：将聚氨酯共聚物和双酚A型环氧树脂环氧树脂按一定比例混合，加入异氰酸酯，使用恒温磁力水浴锅在加热温度下中速搅拌均匀混合，再经高速分散得环氧聚氨酯合成树脂。
(4)耐油耐磨合成树脂的制备：将步骤(3)所得的环氧聚氨酯合成树脂与助剂按质量比50：1～80：1混合后制得耐油耐磨的合成树脂。
优选的，所述步骤(1)中：将异丙醇质量2倍的环氧大豆油溶解于异丙醇中，倒入带有搅拌器的三口原地烧瓶中，在快速搅拌过程中用恒压滴管滴加相同质量的三氟乙酸，控制温度，反应5小时后停止，再将反应后的溶液放置于分液漏斗中冷却至室温，用正己烷萃取反应后的溶液，等溶液分层，分离出水层，再用水洗涤三次，最后用旋转蒸发仪蒸去溶剂，得到深黄色的含氟环氧大豆油。
优选的，所述步骤(2)中：将改性的环氧大豆油与聚氨酯混合，在充满氮气的环境下，加热升温至90℃，搅拌反应2小时，冷却至室温后制得聚氨酯共聚物。
优选的，所述步骤(3)中：将聚氨酯共聚物和双酚A型环氧树脂环氧树脂按比例0.1:1混合，加入异氰酸酯，用少量的去离子水降低环氧树脂的黏度，使用恒温磁力水浴锅在30℃下中速搅拌均匀混合，再经高速分散40分钟后，得环氧聚氨酯合成树脂。
对比例1：
普通合成树脂的制备：将环氧树脂在加热条件下溶解成树脂溶液，降温后在搅拌条件下加入聚氨酯，再依次加入其他助剂组分，经高速分散半小时后，放入砂磨机研磨后出料，制得普通合成树脂。
对比例2：
对比例2的处方组成同实施例1。该耐油耐磨合成树脂的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行步骤(1)的制备，其余制备步骤同实施例1。
对比例3：
比例3的处方组成同实施例1。该耐油耐磨合成树脂的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行步骤(2)的制备，其余制备步骤同实施例1。
试验例1
分别对实施例1、对比例1和对比例2所制得的合成树脂的吸水率进行了测量，下表为不同成分的合成树脂的吸水率。(合成树脂的耐水性用吸水率来表征，吸水率越低，则耐水性越强)。
吸水率(％)
实施例1 8.17
对比例1 12.06
对比例2 9.21
由上述数据可以得出，对比例1的吸水率最高，但经过三氟乙酸开环后的改性环氧大豆油再与聚氨酯反应后的合成树脂的吸水率明显下降，说明极强的氟键能增强聚氨酯分子链的极性，使分子链之间的相互作用力增强，使聚氨酯骨架排列更致密，在遇水的情况下能够有效阻止水分子进入分子链间隙，起到耐水作用。
试验例2
分别对实施例1、对比例1和对比例2进行拉伸实验，控制拉伸移动速度为10mm/min，测量实施例1、对比例1和对比例2的拉伸强度和断裂伸长率，得出以下数据：
拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(％)
实施例1 61.77 11.2
对比例1 47.21 7.2
对比例3 56.82 9.1
由上述数据可以看出，实施例1的合成树脂与对比例3的合成树脂相比较而言，相差了改性环氧大豆油的反应，其拉伸性能就发生了明显变化，说明大豆油基聚氨酯能够减小其链段的刚性，在交联密度大的环氧树脂中与聚氨酯的柔性链段互穿，使合成树脂的拉伸强度上升，冲击强度增加，具备良好的增韧效果和抗击打性能，且由于环氧大豆油聚氨酯中萘环的存在，链段键易形成硬相微区，使合成树脂产生微相分离结构，形成疏松相间的网络结构，当受到外力作用时，能够分散应力起到增韧效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐油耐磨的合成树脂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：50～80份环氧聚氨酯合成树脂、10～20份助剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐油耐磨的合成树脂，其特征在于：所述环氧聚氨酯合成树脂包括聚氨酯共聚物、环氧树脂。
3.根据权利要求2所述的一种耐油耐磨的合成树脂，其特征在于：所述聚氨酯共聚物包括改性环氧大豆油、聚氨酯。
4.根据权利要求1所述的一种耐油耐磨的合成树脂，其特征在于：所述改性环氧大豆油是经三氟乙酸开环所制得。
5.根据权利要求4所述的一种耐油耐磨的合成树脂，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂环族类环氧树脂中的一种；所述助剂为导电剂石墨导电剂KS-6、阻燃剂十溴二苯乙烷中的一种或几种。
6.一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)改性环氧大豆油的制备：将环氧大豆油溶解于异丙醇中，倒入烧瓶中快速搅拌，再滴加一定质量的三氟乙酸，控制温度，反应停止后冷却至室温，用正己烷萃取至溶液分层，分离出水层，再经水洗、蒸发后得到深黄色的含氟环氧大豆油；
(2)聚氨酯共聚物的制备：将改性的环氧大豆油与聚氨酯混合，氮气中加热搅拌反应数小时，冷却至室温后制得聚氨酯共聚物；
(3)环氧聚氨酯合成树脂的制备：将聚氨酯共聚物和环氧树脂按一定比例混合，加入异氰酸酯，使用恒温磁力水浴锅在加热温度下中速搅拌均匀混合，再经高速分散得环氧聚氨酯合成树脂。
(4)耐油耐磨合成树脂的制备：将步骤(3)所得的环氧聚氨酯合成树脂与助剂按质量比50：1～80：1混合后制得耐油耐磨的合成树脂。
7.根据权利要求6所述的一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法，所述步骤(1)中：将异丙醇质量1～2倍的环氧大豆油溶解于异丙醇中，倒入带有搅拌器的三口原地烧瓶中，在快速搅拌过程中用恒压滴管滴加相同质量的三氟乙酸，控制温度，反应4～5小时后停止，再将反应后的溶液放置于分液漏斗中冷却至室温，用正己烷萃取反应后的溶液，等溶液分层，分离出水层，再用水洗涤三次，最后用旋转蒸发仪蒸去溶剂，得到深黄色的含氟环氧大豆油。
8.根据权利要求6所述的一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法，所述步骤(2)中：将改性的环氧大豆油与聚氨酯混合，在充满氮气的环境下，加热升温至80℃～90℃，搅拌反应1～2小时，冷却至室温后制得聚氨酯共聚物。
9.根据权利要求6所述的一种耐油耐磨的合成树脂及其制备方法，所述步骤(3)中：将聚氨酯共聚物和环氧树脂按比例0.025:1～0.1:1混合，加入异氰酸酯，用少量的去离子水降低环氧树脂的黏度，使用恒温磁力水浴锅在25℃～30℃下中速搅拌均匀混合，再经高速分散30～40分钟后，得环氧聚氨酯合成树脂。
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