一种低温固化环氧固化剂及其制备方法与流程

本发明涉及一种环氧固化剂，具体涉及一种低温固化环氧固化剂及其制备方法，属于高分子材料。

背景技术：

1、在环氧树脂的应用中，固化剂是重要的一个组成部分。目前，市场上常用改性胺类固化剂，主要有聚酰胺以及酚醛胺等产品。其中，聚酰胺类固化剂可以与环氧树脂在常温下固化成膜，但其低温固化性能较差，当温度低于15℃时就无法正常施工，而且干燥时间长；酚醛胺类固化剂相较于聚酰胺类固化剂，能够在较低温度下固化环氧树脂，且固化速度快。生物基原料的开发应用是当前全球的一个热门研究方向。腰果酚作为一种绿色环保，资源丰富的可再生原料，用来替代或者部分替代苯酚，已经大量应用于酚醛胺类环氧固化剂的生产。而且，由于腰果酚分子结构的特点，赋予了腰果酚酚醛胺更低的粘度，更低的固化温度以及更好的柔韧性。

2、硫醇被用作一种商品化的环氧固化剂已经超过40年。硫醇最主要的特点之一是，它能在室温下实现快速固化，一般固化速度在5分钟左右。另外一个特点是低温固化，配合dmp做促进剂，能够在-20℃下快速固化环氧树脂。它应用的主要限制在于，气味难闻，容易结皮，热变形温度低。

3、因此，本发明在现有技术的基础之上，通过大量实验筛选，采用新的原料—半胱氨酸，合成出一种低温固化环氧固化剂。由于其分子结构中含有巯基(-sh)，进一步改善了腰果酚酚醛胺的低温固化性能；又由于其分子结构中含有苯环，相较于硫醇类固化剂，其热变形温度高，同时气味也有所降低。克服了现有技术的不足。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足，通过大量实验筛选原料，采用新的原料—半胱氨酸，将巯基(-sh)引入腰果酚酚醛胺，从而使腰果酚酚醛胺在低温下具有更高的反应活性，大大提高了固化速度，在低温下(-15℃～0℃)也可快速固化成膜。而且相较于硫醇固化剂，其分子中引入了苯环结果，热变形温度也得到了很大的提升，取得了非常好的技术效果。

2、技术方案，为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种低温固化环氧固化剂，它由腰果酚、半胱氨酸、甲醛制成。其结构如下所示：

4、

5、本发明一种低温固化环氧固化剂的制备方法，包括如下步骤：

6、(1)将去离子水和半胱氨酸依次加入反应瓶中，加热搅拌，控制温度在50±5℃，使半胱氨酸溶解在水中；

7、(2)加入腰果酚，搅拌，使其分散均匀。然后再滴加甲醛溶液，控制滴加速度，使其温度不高于80℃。

8、(3)甲醛滴加完毕后，维持温度在80±5℃之间，反应时间2-3小时，反应结束后，抽真空除去体系中的水，得到低温固化环氧固化剂。

9、作为一种实施方式，步骤(2)中，所述的甲醛为37％的甲醛溶液或者固态的多聚甲醛。

10、作为优选方案，以上所述的一种低温固化环氧固化剂的制备方法，腰果酚，半胱氨酸和甲醛的摩尔比为1:1～3:1～3。

11、作为特别优选，以上所述的一种低温固化环氧固化剂的制备方法，腰果酚，半胱氨酸和甲醛的摩尔比为1:2:2。

12、有益效果：与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

13、本发明通过大量实验筛选得到最佳的原料配比组成，使用原料腰果酚、甲醛、半胱氨酸通过曼尼希缩合反应合成腰果酚酚醛胺固化剂，通过在腰果酚酚醛胺分子中引入巯基(-sh)，提高其反应活性，该化合物分子中含有一个氨基，一个羧基。三个基团都有活泼氢，都可以与环氧基团反应。巯基(-sh)可以在低温下快速固化环氧树脂，羧基也能提高固化剂的反应活性。所以，用半胱氨酸合成的腰果酚酚醛胺固化剂，相较于一般的腰果酚酚醛胺固化剂，低温固化速度更快，而且热变形温度相较于硫醇固化剂得到了很大的提高，取得了非常好的技术效果。

技术特征：

1.一种低温固化环氧固化剂，其特征在于，所述的固化剂具有如下所示的结构：

2.权利要求1所述的低温固化环氧固化剂的制备方法，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述的甲醛为37％的甲醛溶液或者固态的多聚甲醛。

4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述的腰果酚、半胱氨酸和甲醛的摩尔比为1:1～3:1～3。

5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述的腰果酚、半胱氨酸和甲醛的摩尔比为1:2:2。

6.权利要求1所述的固化剂在低温固化环氧中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，所述的低温为-15℃以上。

技术总结本发明公开了一种低温固化环氧固化剂及其制备方法，属于环氧固化剂技术领域。它是由腰果酚，半胱氨酸和甲醛制成。本发明通过大量实验筛选原料，采用新的原料—半胱氨酸，该化合物分子中含有一个氨基，一个羧基和一个巯基(‑SH)。三个基团都有活泼氢，都可以与环氧基团反应。巯基(‑SH)可以在低温下快速固化环氧树脂，羧基也能提高固化剂的反应活性。所以，用半胱氨酸合成的腰果酚酚醛胺固化剂，相较于一般的腰果酚酚醛胺固化剂，低温固化速度更快，且能在更低的温度下固化环氧树脂。技术研发人员：李伯平,惠正权,刘昊受保护的技术使用者：江苏三木化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14