一种环氧树脂潜伏性固化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种环氧树脂潜伏性固化剂及其制备方法。
背景技术
环氧树酯具有优良的力学性能、耐化学腐蚀性、电绝缘性、粘结性能，在涂料、胶黏剂、电子封装材料、复合材料等领域被广泛应用。环氧树脂室温下一般为低分子化合物，使用时必须加入固化剂，并在一定条件下进行固化反应，生成立体网状结构的产物，成为具有使用价值的环氧材料。因此，固化剂在环氧树脂应用中是不可缺少的，在某种程度上甚至起着决定性的作用。环氧树脂固化剂很多，如胺类、酸酐类、硫醇类、酚类、咪唑类等，而潜伏性固化剂是研究和应用的热点。所谓潜伏性固化剂，是指加入到环氧树脂中与其组成的体系在室温下具有一定的贮存稳定性，而在加热、光照、加压等条件下能迅速进行固化反应的固化剂。
专利201810519488.7公开了一种由1-氰乙基-2-乙基-4甲基咪唑与过渡金属氯化物反应制备的潜伏性固化剂，固化条件是150℃固化30min。专利201610606344.6公开了一种由取代咪唑和卤代烷反应制备的潜伏性固化剂，与E51环氧树脂组成的体系固化温度在120-160℃之间。专利201710075723.1公开了一种由咪唑与不饱和二酯反应而得的潜伏性固化剂，固化温度在140℃以上。由上可知，潜伏性固化剂研究已经受到了人们的关注，但是大部分潜伏性固化剂是固体产品，与环氧树脂相容性差，这会影响制备的工艺性和产品的透光性，限制其在某些领域(如光纤通讯)的应用，另外许多器件及材料往往不能承受140℃以上高温，而在125℃左右的中低温潜伏性固化剂较少。
本发明提供一种低粘度液态的环氧树脂潜伏性固化剂，与环氧树脂相容性好，在室温下可以稳定保存，在125℃则迅速固化反应，2min完全固化。产品制备过程，绿色环保无污染，具有重大应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低粘度液态的潜伏性固化剂，与环氧树脂相容性好，固化反应温度在125℃左右。
本发明提供的技术方案是：
一种环氧树脂潜伏性固化剂，其特征在于该固化剂由咪唑和己酸反应而得。咪唑和己酸投料摩尔比在1∶(0.5-2)，反应以乙醇为溶剂，在100℃反应5-8h完成。
一种环氧树脂潜伏性固化剂，制备方法是，先称取咪唑，再加入己酸，然后添加乙醇，搅拌全部溶解，然后放入100℃烘箱保温反应5-8h，取出冷却，置于保干器中保存备用。
本发明的制备的潜伏性固化剂为浅棕色液体，流动性好，与环氧树脂相容性好。
一种环氧树脂潜伏性固化剂，其特征在于将固化剂添加到双酚F型环氧树脂(REF170)中，固化剂质量为环氧树脂质量的6％-15％，搅拌均匀后得到环氧树脂潜伏性固化体系，该体系在室温以下可存放一个月以上，在125℃下则2min就完全固化。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不限于本发明。在不偏离本发明主旨或者范围的情况下，可进行本发明构思内的其它组合和各种改良。
实施例1：在100毫升小烧杯中，先称取咪唑3.8克，再称入己酸6.5克，添加乙醇3毫升左右，搅拌全部溶解，然后放入100℃烘箱保温反应6h，得到潜伏性液体固化剂，取出冷却，置于保干器中保存备用。另取一个小烧杯，称取双酚F型环氧树脂(REF%20170)10克，加入上述制备的潜伏性固化剂0.7克，搅拌均匀后得到环氧树脂潜伏性固化体系，经DSC检测，起始固化反应放热温度为122℃，最高峰位在126℃，到135℃放热结束。
实施例2：在100毫升小烧杯中，先称取咪唑3.8克，再称入己酸6.5克，添加乙醇3毫升左右，搅拌全部溶解，然后放入100℃烘箱保温反应6h，得到潜伏性液体固化剂，取出冷却，置于保干器中保存备用。另取一个小烧杯，称取双酚F型环氧树脂(REF%20170)10克，加入上述制备的潜伏性固化剂1.0克，搅拌均匀后得到环氧树脂潜伏性固化体系，经DSC检测，起始固化反应放热温度为120℃，最高峰位在125℃，到130℃放热结束。
实施例3：在100毫升小烧杯中，先称取咪唑3.8克，再称入己酸6.5克，添加乙醇3毫升左右，搅拌全部溶解，然后放入100℃烘箱保温反应6h，得到潜伏性液体固化剂，取出冷却，置于保干器中保存备用。另取一个小烧杯，称取双酚F型环氧树脂(REF%20170)10克，加入上述制备的潜伏性固化剂1.5克，搅拌均匀后得到环氧树脂潜伏性固化体系，经DSC检测，起始固化反应放热温度为117℃，最高峰位在123℃，到128℃放热结束。
实施例4：在100毫升小烧杯中，先称取咪唑4.9克，再称入己酸4.8克，添加乙醇3毫升左右，搅拌全部溶解，然后放入100℃烘箱保温反应7h，得到潜伏性液体固化剂，取出冷却，置于保干器中保存备用。另取一个小烧杯，称取双酚F型环氧树脂(REF%20170)10克，加入上述制备的潜伏性固化剂1.0克，搅拌均匀后得到环氧树脂潜伏性固化体系，经DSC检测，起始固化反应放热温度为115℃，最高峰位在120℃，到125℃放热结束。
对比例1：在100毫升小烧杯中，先称取咪唑3.8克，再称入乳酸6.5克，添加乙醇6毫升左右，搅拌全部溶解，然后放入100℃烘箱保温反应5h，得到潜伏性液体固化剂，取出冷却，置于保干器中保存备用。另取一个小烧杯，称取双酚F型环氧树脂(REF%20170)10克，加入上述制备的潜伏性固化剂1.0克，搅拌均匀后得到环氧树脂潜伏性固化体系，经DSC检测，起始固化反应放热温度为138℃，最高峰位在148℃，到166℃放热结束。
对比例2：在100毫升小烧杯中，先称取咪唑3.8克，再称入油酸6.5克，添加乙醇6毫升左右，搅拌全部溶解，然后放入100℃烘箱保温反应5h，得到固化剂，取出冷却，置于保干器中保存备用。另取一个小烧杯，称取双酚F型环氧树脂(REF%20170)10克，加入上述制备的固化剂1.0克，搅拌均匀后得到环氧树脂固化体系，经DSC检测，在250℃以前并没有出现放热峰。
实施例1-4和对比例1-2的固化剂合成投料情况，以及固化剂与双酚F型环氧树脂(REF170)体系的DSC测试结果汇总于表中。
表%20环氧树脂潜伏性固化体系测试结果
由表可见，咪唑-己酸反应生成的固化剂，与双酚F型环氧树脂(REF 170)组成的体系，放热峰位在120-130℃，而且峰形很窄，表现出很好的潜伏性固化反应性能。
固化剂在环氧树脂中添加量改变(实施例1-3)，固化反应温度略有变化，但变化不大。咪唑和己酸比例改变(实施例4)，放热峰位也略有移动，变化幅度较小。
用乳酸代替己酸制备固化剂(对比例1)，环氧树脂体系固化反应温度会明显提高，而且放热峰有拖尾现象。用油酸代替己酸制备固化剂(对比例2)，环氧树脂体系在250℃以前并没有出现放热峰。这些说明，己酸是潜伏性固化剂制备中最关键的组分。
