一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系及其制備方法，其特征在于，它是樹脂組分A和固化劑組分B按100:30~38的比例混合均勻而成。其中樹脂組分A由環(huán)氧樹脂和活性稀釋劑組成，組分B包括離子液體、溶劑、聚苯乙烯顆粒和固化劑。本發(fā)明制備的復(fù)合材料具有在25~35℃下快速固化且制造成本較低，操作簡單易行，固化物強度高、耐磨性好、耐熱性能好、粘結(jié)性能好，環(huán)保無“三廢”產(chǎn)生，產(chǎn)品穩(wěn)定性好等優(yōu)點，適用于各種設(shè)備、管道及其他環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制品的修補和增強，特別適用于貯槽、貯罐、風(fēng)機葉片、游艇、大型雷達天線罩和飛機蒙皮等方面的應(yīng)用。
【專利說明】一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工和材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開了一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的力學(xué)性能、粘結(jié)性能、耐熱性能和尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點，在工業(yè)上已得到了廣泛的應(yīng)用。環(huán)氧樹脂室溫固化體系往往反應(yīng)太慢，效率較低，且固化產(chǎn)物力學(xué)性能不理想。
[0003]中國專利101186744A公開了一種由環(huán)氧樹脂，反應(yīng)稀釋劑和硬化劑(胺和咪唑類化合物)組成的環(huán)氧樹脂體系。其樹脂/固化劑需要的凝膠時間較長(> 200min)，不適合
手糊工藝。
[0004]中國專利201310483288.8申請公開了一種中低溫快速固化增強用環(huán)氧樹脂材料的制備方法，其 樹脂/固化劑體系和中國發(fā)明專利101186744A大體組分一致，但其環(huán)氧樹脂體系在50~70°C的凝膠時間需要15~55min。這可能是由于在固化劑組分中添加了酸酐，但是這類固化劑由于酸酐鍵容易水解而耐濕性變的較差，并且存在不容易進行化學(xué)改性等缺點。因此，需要一種能夠快速固化，而且粘度可控的環(huán)氧樹脂體系來滿足當(dāng)前的市場需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的所述不足，本發(fā)明提供一種能夠在較低溫下快速固化，粘度可控，各項力學(xué)性能都好，而且制造成本極低的一種環(huán)氧樹脂體系及其制備方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的方案是:
[0007]本發(fā)明的粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系是由樹脂組分A和固化劑組分B組成按100:30~38的比例混合均勻，其中樹脂組分A由環(huán)氧樹脂和活性稀釋劑組成，組分B包括離子液體、溶劑、聚苯乙烯顆粒和固化劑。
[0008]作為對本發(fā)明的限定:所述的組分A中各組分的質(zhì)量百分含量分別為:環(huán)氧樹脂70~90%，活性稀釋劑10~30%;所述的組分B中各組分的質(zhì)量百分含量分別為:聚苯乙烯顆粒5~15%，溶劑I~5%，離子液體0.1~5%，固化劑15~23% ;所述的環(huán)氧樹脂樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂、雙酚F環(huán)氧樹脂或酚醛型環(huán)氧樹脂的一種或者兩種混合物；所述的活性稀釋劑包括乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、1，6-己二醇二縮水甘油醚或環(huán)己二醇二縮水甘油醚中的一種或者兩種；所述的溶劑為苯乙烯；所述的固化劑為脂肪族胺、脂環(huán)族胺、直鏈脂肪族胺的一種或者多種混合，例如二乙烯三胺、三乙烯四胺、異佛爾酮二胺或間苯二甲胺的一種或多種混合。
[0009]所述的離子液體為1-甲基-3-芐基咪唑鹽類室溫離子液體或1-芐基-3-烷基苯并三氮唑類離子液體的一種，由于制備離子液體的原料價廉易得，合成方法簡單易行，因此用于樹脂體系以提高樹脂的耐磨性具有廣闊的應(yīng)用前景(宿連征，金誠，張智平，等.1-甲基-3-芐基咪唑鹽類室溫離子液體的微波合成及表征，化工時干IJ，2011，25 (9):9-11 ;宿連征，金誠，谷利軍.改進法合成1_芐基_3_烷基苯并三氮唑類離子液體及其表征，應(yīng)用化學(xué)，2013，30(8):867-871)。
[0010]另外，本發(fā)明所述的聚苯乙烯為通用級聚苯乙烯，無色、無臭、無味而有光澤的、透明的顆粒。同時具有質(zhì)輕、價廉、吸水性低、著色性好、尺寸穩(wěn)定性、電性能好、制品透明、加工容易等優(yōu)點。其不僅可以實現(xiàn)粘度的可控型，而且不需要添加促進劑，就可以實現(xiàn)在較低的溫度下快速固化。
[0011]本發(fā)明所述的一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系的制備方法是按照以下步驟進行的:
[0012](I)樹脂組分A的制備:按所述組分A的比例將環(huán)氧樹脂和活性稀釋劑加入到反應(yīng)器中，升溫至50°C，恒溫攪拌lh，抽真空lOmin，所得樹脂組分A密封保存；
[0013](2)固化劑組分B的制備:按所述組分B的比例將聚苯乙烯顆粒和溶劑在50°C強力機械攪拌2h，完全溶解后降溫至30°C，依次按比例加入固化劑和離子液體，攪拌30min，抽真空lOmin，所得固化劑組分B密封保存；
[0014](3)組分A和B按100:30~38的比例混合均勻，在25°C~35°C手糊成型，然后70°C后固化8h。
[0015]本發(fā)明所述的快速手糊樹脂體系的成型加工作業(yè)包括制造各種設(shè)備、管道及其他環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制品的修補和增強，特別適用于貯槽、貯罐、風(fēng)機葉片、游艇、大型雷達天線罩和飛機蒙皮等方面的應(yīng)用。
[0016]本發(fā)明的創(chuàng)新點在于:將通用級聚苯乙烯顆粒和離子液體添加于環(huán)氧固化劑后，可以控制手糊環(huán)氧樹脂體系粘度，實現(xiàn)粘度的可控性。值得一提的是，只需少量離子液體，手糊樹脂體系具有較好的耐磨性和相容性。本發(fā)明制備的復(fù)合材料具有在25~35°C下快速固化且制造成本較低。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0018](I)本發(fā)明采用通用級聚苯乙烯顆粒加入固化劑體系，可以實現(xiàn)較好的樹脂體系粘度和得到快速固化的目的。
[0019](2)手糊樹脂在較低的溫度下就可以實現(xiàn)快速固化。環(huán)氧樹脂體系在25~35V的凝膠時間在12~30min，值得一提的事，在室溫下就可以實現(xiàn)快速固化；經(jīng)過固化的環(huán)氧樹脂固化物具有較高的力學(xué)性能，拉伸強度> 270MPa，壓強強度> lOOMPa。
[0020](3)1-甲基-3-芐基咪唑鹽類室溫離子液體或1-芐基-3-烷基苯并三氮唑類離子液體與環(huán)氧樹脂體系有很好的相容性，且固化后的手糊環(huán)氧樹脂具有很高的耐磨性能。
[0021](4)環(huán)氧樹脂固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度> 70°C。
[0022]本方法操作簡單易行，固化物強度高、耐磨性好、耐熱性能好、粘結(jié)性能好，環(huán)保無“三廢”產(chǎn)生，產(chǎn)品穩(wěn)定性好等優(yōu)點，適用于各種設(shè)備、管道及其他環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制品的修補和增強，特別適用于貯槽、貯罐、風(fēng)機葉片、游艇、大型雷達天線罩和飛機蒙皮等方面的應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0023] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例，對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0024]實施例1:
[0025] 樹脂組分A的制備方法是將70重量份雙酚A環(huán)氧樹脂和30重量份乙二醇二縮水甘油醚加入到反應(yīng)器中，升溫至50°C，恒溫攪拌lh，抽真空lOmin，所得樹脂組分A密封保存。
[0026]固化劑組分B的制備方法是將5重量份聚苯乙烯顆粒和I重量份苯乙烯在50°C強力機械攪拌2h，完全溶解后降溫至30°C，依次按比例加入20重量份異佛爾酮二胺、3重量份間苯二甲胺和I重量份1-甲基-3-芐基咪唑鹽室溫離子液體，攪拌30min，抽真空lOmin，所得固化劑組分B密封保存。
[0027]組分A和B按100:30的比例混合均勻，在25~35°C下手糊成型，然后70°C后固化8h。
[0028]實施例2:
[0029]樹脂組分A的制備方法是將80重量份雙酚A環(huán)氧樹脂和12重量份丙二醇二縮水甘油醚和8重量份環(huán)己二醇二縮水甘油醚加入到反應(yīng)器中，升溫至50°C，恒溫攪拌lh，抽真空lOmin，所得樹脂組分A密封保存。
[0030]固化劑組分B的制備方法是將10重量份聚苯乙烯顆粒和2重量份苯乙烯在50 °C強力機械攪拌2h，完全溶解后降溫至30°C，依次按比例加入19重量份異佛爾酮二胺、3重量份間苯二甲胺和I重量份1-甲基-3-芐基咪唑鹽室溫離子液體，攪拌30min，抽真空lOmin，所得固化劑組分B密封保存。
[0031]組分A和B按100:35的比例混合均勻，在25~35°C下手糊成型，然后70°C后固化8h。
[0032]實施例3:
[0033]樹脂組分A的制備方法是將90重量份雙酚A環(huán)氧樹脂和10質(zhì)量丁二醇二縮水甘油醚加入到反應(yīng)器中，升溫至50°C，恒溫攪拌lh，抽真空lOmin，所得樹脂組分A密封保存。
[0034]固化劑組分B的制備方法是將15重量份聚苯乙烯顆粒和5重量份苯乙烯在50°C強力機械攪拌2h，完全溶解后降溫至30°C，依次按比例加入7份二乙烯三胺、5份三乙烯四胺、3重量份間苯二甲胺和0.1重量份1-芐基-3-烷基苯并三氮唑類離子液體，攪拌30min，抽真空lOmin，所得固化劑組分B密封保存。
[0035]組分A和B按100:35.1的比例混合均勻，在25~35°C下手糊成型，然后70°C后固化8h。
[0036]實施例4:
[0037]樹脂組分A的制備方法是將50重量份雙酚A環(huán)氧樹脂、20重量份雙酚F環(huán)氧樹脂和30重量份丁二醇二縮水甘油醚加入到反應(yīng)器中，升溫至50°C，恒溫攪拌lh，抽真空IOmin,所得樹脂組分A密封保存。
[0038]固化劑組分B的制備方法是將8重量份聚苯乙烯顆粒和2重量份苯乙烯在50°C強力機械攪拌2h，完全溶解后降溫至30°C，依次按比例加入20重量份異佛爾酮二胺和5重量份1-甲基-3-芐基咪唑鹽室溫離子液體，攪拌30min，抽真空lOmin，所得固化劑組分B密封保存。
[0039]組分A和B按100:35的比例混合均勻，在25~35°C下手糊成型，然后70°C后固化8h。
[0040] 實施例5:
[0041 ] 樹脂組分A的制備方法是將60重量份雙酚A環(huán)氧樹脂、20重量份雙酚F環(huán)氧樹脂和10重量份1，6-己二醇二縮水甘油醚加入到反應(yīng)器中，升溫至50°C，恒溫攪拌lh，抽真空IOmin,所得樹脂組分A密封保存。
[0042]固化劑組分B的制備方法是將8重量份聚苯乙烯顆粒和2重量份苯乙烯在50°C強力機械攪拌2h，完全溶解后降溫至30°C，依次按比例加入15重量份異佛爾酮二胺、5重量份間苯二甲胺和5重量份1-甲基-3-芐基咪唑鹽室溫離子液體，攪拌30min，抽真空lOmin，所得固化劑組分B密封保存。
[0043]組分A和B按100:35的比例混合均勻，在25~35°C下手糊成型，然后70°C后固化8h。
[0044]實施例6:
[0045]樹脂組分A的制備方法是將70重量份雙酚A環(huán)氧樹脂、20重量份雙酚F環(huán)氧樹脂和10重量份丁二醇二縮水甘油醚加入到反應(yīng)器中，升溫至50°C，恒溫攪拌lh，抽真空IOmin,所得樹脂組分A密封保存。
[0046]固化劑組分B的制備方法是將8重量份聚苯乙烯顆粒和2重量份苯乙烯在50°C強力機械攪拌2h，完全溶解后降溫至30°C，依次按比例加入20重量份異佛爾酮二胺、3重量份間苯二甲胺和5重量份1-甲基-3-芐基咪唑鹽室溫離子液體，攪拌30min，抽真空lOmin，所得固化劑組分B密封保存。
[0047]組分A和B按100:38的比例混合均勻，在25~35°C下手糊成型，然后70°C后固化8h。
[0048]實施例7:
[0049]樹脂組分A的制備方法是將70重量份雙酚A環(huán)氧樹脂、20重量份酚醛型環(huán)氧樹脂和10重量份丁二醇二縮水甘油醚加入到反應(yīng)器中，升溫至50°C，恒溫攪拌lh，抽真空IOmin,所得樹脂組分A密封保存。
[0050]固化劑組分B的制備方法是將15重量份聚苯乙烯顆粒和5重量份苯乙烯在50°C強力機械攪拌2h，完全溶解后降溫至30°C，依次按比例加入7重量份異佛爾酮二胺、10重量份間苯二甲胺和I重量份1-甲基-3-芐基咪唑鹽室溫離子液體，攪拌30min，抽真空lOmin，所得固化劑組分B密封保存。
[0051]組分A和B按100:38的比例混合均勻，在25~35°C下手糊成型，然后70°C后固化8h。
[0052]參考有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對以上實施例進行粘度性能，力學(xué)性能及熱性能的檢測，得到固化物的性能見表1。
[0053]表1實施例1-7環(huán)氧樹脂體系的固化物性能
[0054]
【權(quán)利要求】
1.一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系，其特征在于它是由樹脂組分A和固化劑組分B組成，組分A和B按100:30~38的比例混合均勻，其中樹脂組分A由環(huán)氧樹脂和活性稀釋劑組成，組分B由離子液體、溶劑、聚苯乙烯顆粒和固化劑組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系，其特征在于所述的組分A中各組分的質(zhì)量百分含量分別為:環(huán)氧樹脂70~90%、活性稀釋劑10~30%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系，其特征在于所述的組分B中各組分的質(zhì)量百分含量分別為:聚苯乙烯顆粒5~15%，溶劑I~5%，離子液體0.1~5%，固化劑15~23%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系，其特征在于所述的環(huán)氧樹脂樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂、雙酚F環(huán)氧樹脂或酚醛型環(huán)氧樹脂的一種或者兩種混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系，其特征在于所述的活性稀釋劑為乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、1，6-己二醇二縮水甘油醚或環(huán)己二醇二縮水甘油醚中的一種或者兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系，其特征在于所述的溶劑為苯乙烯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系，其特征在于所述的聚苯乙烯顆粒為通用 級聚苯乙烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系，其特征在于所述的離子液體為1-甲基-3-芐基咪唑鹽類室溫離子液體或1-芐基-3-烷基苯并三氮唑類離子液體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系，其特征在于所述的固化劑為二乙烯三胺、三乙烯四胺、異佛爾酮二胺或間苯二甲胺的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利1，2或3所述的一種粘度可控型快速手糊環(huán)氧樹脂體系的制備方法，其特征在于該方法是按照以下步驟進行的: (1)樹脂組分A的制備:按所述組分A的比例將環(huán)氧樹脂和活性稀釋劑加入到反應(yīng)器中，升溫至50°C，恒溫攪拌lh，抽真空lOmin，所得樹脂組分A密封保存； (2)固化劑組分B的制備:按所述組分B的比例將聚苯乙烯顆粒和溶劑在50°C強力機械攪拌2h，完全溶解后降溫至30°C，依次按比例加入固化劑和離子液體，攪拌30min，抽真空lOmin，所得固化劑組分B密封保存； (3)組分A和B按100:30~38的比例混合均勻，在25°C~35°C手糊成型，然后70°C后固化8h。
【文檔編號】C08K5/3445GK103937163SQ201410193933
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】金誠, 徐建東, 王二平, 黃禮平 申請人:新譽集團有限公司