一种中低温固化生物基柔性环氧树脂及其制备方法、应用

本申请涉及纳米材料，尤其涉及一种中低温固化生物基柔性环氧树脂及其制备方法、应用。

背景技术：

1、环氧树脂基是目前研究得最多、应用得最广的一种热固性树脂材料。它具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来料可设计等优点。然而在其应用于导电银浆的过程中，人们发现传统的环氧树脂存在脆性大，固化温度较高，易断裂等缺陷，严重限制了其发展。因此，如何降低环氧树脂玻璃化转变温度，改善其柔韧性，是本领域亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，提供了一种中低温固化生物基柔性环氧树脂及其制备方法、应用，本发明采用乙酰丙酸为原料制备环氧树脂，引入高活性的羧基，通过长链醇与乙酰丙酸的酯化反应引入长链，有效降低环氧树脂玻璃化转变温度，改善了环氧树脂的柔韧性。在导电银浆制备过程中加入高活性环氧树脂，通过表面官能团之间的静电作用力，可以实现银粉均匀分散且与环氧树脂层界面接触优异，从而提高导电浆料导电性能和附着力。

2、本申请涉及一种中低温固化生物基柔性环氧树脂的制备方法，所述具体步骤包括：

3、步骤一，乙酰丙酸与长链醇在160-180℃条件下等摩尔比混合，在催化剂和巯基乙酸作用下酯化反应3-6h，随后降温至25℃再反应60min得到乙酰丙酸酯，其中催化剂和巯基乙酸的摩尔比为3-5:1；

4、步骤二，乙酰丙酸酯与亚甲基双苯酚在催化剂作用反应12-48h，反应温度为40-80℃，得到双酚酸酯；

5、步骤三，将双酚酸酯与环氧氯丙烷在氢氧化钠溶液中按摩尔比1:5-10混合，反应温度60-120℃，反应时间1-3h；反应结束后通过减压蒸馏、酸洗、碱洗和干燥得到中低温固化生物基柔性环氧树脂。

6、进一步地，所述步骤一中，长链醇为异辛醇或16至18个碳的脂肪醇中的任一种。

7、进一步地，所述步骤一中，催化剂为辛酸亚锡、钛酸四丁酯、偶氮二异丁腈或氧化锌，催化剂和巯基乙酸的用量是乙酰丙酸的1wt‰。

8、更进一步地，所述步骤二中，乙酰丙酸酯与亚甲基双苯酚摩尔比1:4，催化剂为盐酸、硫酸或磷酸，催化剂摩尔用量为乙酰丙酸酯4倍。

9、更进一步地，所述步骤三中氢氧化钠与双酚酸酯的摩尔比为1:1。

10、更进一步地，所述步骤三中减压蒸馏去除未反应的环氧氯丙烷后将得到产物经过盐酸水溶液水洗至ph为5～6，再经过强氧化钠水溶液水洗至ph为8～9，再水洗至中性，最后旋蒸得到柔性环氧树脂。

11、一种上述任一制备方法制得的中低温固化生物基柔性环氧树脂。

12、本申请还公开了中低温固化生物基柔性环氧树脂在导电银浆中的应用，取中低温固化生物基柔性环氧树脂为粘结剂5-20％，银粉50-70％、溶剂10-30份和添加剂0.5-10％共同组成导电银浆，所述溶剂为二甲苯、二乙二醇单乙醚醋酸酯、尼龙甲酸酯、乙二醇丁醚乙酸酯、己二酸二甲酯中的至少一种。

13、所述添加剂为附着力促进剂、触变剂、流平剂、消泡剂、固化剂中的至少一种。

技术特征：

1.一种中低温固化生物基柔性环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种中低温固化生物基柔性环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，长链醇为异辛醇或16至18个碳的脂肪醇中的任一种。

3.根据权利要求1所述的一种中低温固化生物基柔性环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，催化剂为辛酸亚锡、钛酸四丁酯、偶氮二异丁腈或氧化锌，催化剂和巯基乙酸的用量是乙酰丙酸的1wt‰。

4.根据权利要求1所述的一种中低温固化生物基柔性环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，乙酰丙酸酯与亚甲基双苯酚摩尔比1:4，催化剂为盐酸、硫酸或磷酸，催化剂摩尔用量为乙酰丙酸酯4倍。

5.根据权利要求1所述的一种中低温固化生物基柔性环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述步骤三中氢氧化钠与双酚酸酯的摩尔比为1:1。

6.根据权利要求1所述的一种中低温固化生物基柔性环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述步骤三中减压蒸馏去除未反应的环氧氯丙烷后将得到产物经过盐酸水溶液水洗至ph为5～6，再经过强氧化钠水溶液水洗至ph为8～9，再水洗至中性，最后旋蒸得到柔性环氧树脂。

7.一种权利要求1-6任一制备方法制得的中低温固化生物基柔性环氧树脂。

8.一种权利要求7所述中低温固化生物基柔性环氧树脂在导电银浆中的应用，其特征在于：按照质量百分比，取中低温固化生物基柔性环氧树脂为粘结剂5-20％，银粉50-70％、溶剂10-30份和添加剂0.5-10％共同组成导电银浆，所述溶剂为二甲苯、二乙二醇单乙醚醋酸酯、尼龙甲酸酯、乙二醇丁醚乙酸酯、己二酸二甲酯中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述添加剂为附着力促进剂、触变剂、流平剂、消泡剂、固化剂中的至少一种。

技术总结
本发明涉及一种中低温固化生物基柔性环氧树脂及其制备方法、应用，具体步骤包括：步骤一，乙酰丙酸与长链醇等摩尔比混合，催化反应得到乙酰丙酸酯；步骤二，乙酰丙酸酯与亚甲基双苯酚在催化剂条件下反应得到双酚酸酯；步骤三，将双酚酸酯与环氧氯丙烷在碱性条件下反应，再经过减压蒸馏、酸洗、碱洗和干燥得到中低温固化生物基柔性环氧树脂；步骤四，以所得环氧树脂为粘结剂应用于导电银浆；与现有技术相比，本发明采用乙酰丙酸为原料，引入高活性的羧基，通过长链醇有效降低环氧树脂的玻璃化转变温度，提高环氧树脂的柔性，使其在制备导电银浆过程中与纳米银粉结合能力优异，进一步提高导电银料电性能和粘接性能。

技术研发人员：周希,钱涛,周金秋,张莉芳,樊冬娌,蒋玉卓
受保护的技术使用者：平湖市浙江工业大学新材料研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22