本发明属于高分子材料合成与制备领域,具体涉及一种腰果酚-邻苯二酚固化剂及其制备方法。
背景技术:
0、技术背景
1、环氧类胶粘剂主要由环氧树脂和固化剂两部分组成,由于其具有高粘接强度、固化收缩率小、耐腐蚀好等优点,在航空、航天、汽车、机械、电子等邻域得到了广泛的应用。环氧树脂固化体系主要有多元胺、酸酐和羧酸三大类。其中,多元胺类固化剂在环氧树脂固化剂中占很大的比列,但是未改性的多元胺类固化剂普遍存在脆性大、毒性高、水下固化困难、粘接强度不高等缺点。因此必须对多元胺类固化剂进行化学改性,拓展其使用范围。
2、近年来,仿生贻贝胶粘剂由于可以跨越表面水膜直接与基底作用而受到广泛关注,主要是由于其邻苯二酚基团与金属形成的配位键结构稳定,可在水下稳定存在。但目前大多数仿生贻贝胶粘剂以及苯酚酚醛胺类固化剂存在合成复杂,固化条件苛刻,水下粘接强度不高,很难工业化生产等问题,因此,一种合成简单、具有高韧性、高耐水性,在水下可实现快速固化且粘结强度高的固化剂,无论在工业和商业上都有巨大研究意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种腰果酚-邻苯二酚固化剂及其制备方法,包含该固化剂的环氧结构胶具有在水下快速固化、高韧性、高耐水性以及粘接强度高等特点,且体系环保、制备工艺简单,有利于工业化生产。
2、为了实现上述目的,本发明的第一技术方案提供了一种腰果酚-邻苯二酚固化剂的制备方法,包括将邻苯二酚溶液与腰果酚混合,加热搅拌得到混合溶液;向混合溶液中加入酸性催化剂,加热催化得到腰果酚-邻苯二酚缩合溶液;将腰果酚-邻苯二酚缩合溶液经间苯二甲胺、多聚甲醛脱水缩合反应得到腰果酚-邻苯二酚固化剂。
3、进一步地,所述邻苯二酚溶液为邻苯二酚-无水乙醇溶液。
4、进一步地,所述酸性催化剂为对甲苯磺酸。
5、进一步地,所述加热搅拌的加热温度为45-55℃;搅拌时间为10~15min。
6、进一步地,根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述加热催化温度为90-100℃,保持1-2h。
7、进一步地,所述脱水反应为:将腰果酚-邻苯二酚缩合溶液降温后加入间苯二甲胺混匀,再分批次加入多聚甲醛混合溶解,经一次升温保温后,再在真空下进行二次升温保温,得到腰果酚-邻苯二酚固化剂。
8、进一步地,所述腰果酚-邻苯二酚缩合溶液降温至75~85℃,一次升温保温的温度为90~100℃,保温时间为1~3h;二次升温保温的温度为100~120℃,时间为1~3h。
9、进一步地,按总原料为100%计,所述邻苯二酚、腰果酚、对甲苯磺酸、间苯二甲胺、多聚甲醛的占比为:
10、邻苯二酚:10.2~13.8%;
11、腰果酚:32.3~36.1%;
12、对甲苯磺酸:0.1~0.2%;
13、间苯二甲胺:43.4~46.0%;
14、多聚甲醛:6.4~8.5%。
15、本发明的第二技术方案提供了根据上述制备方法制备得到的腰果酚-邻苯二酚固化剂。
16、本发明的第三技术方案提供了一种包含上述腰果酚-邻苯二酚固化剂的仿生贻贝胶粘剂。
17、有益效果:本发明通过缩合反应将邻苯二酚基团接枝到腰果酚上得到腰果酚-邻苯二酚缩合溶液,再使该溶液与间苯二甲胺、多聚甲醛进行脱水缩合反应,最终制得一种腰果酚-邻苯二酚固化剂。与现有技术相比,本申请制备方法简单,无需加入碱类物质促进酚胺的融合,也无需事先进行酚醛缩合反应,而是将酚胺先行混合,之后加入醛直接引发缩合反应,经一道工序即可制备出酚醛胺固化剂。同时该固化剂与环氧树脂混合制备得到的胶粘剂,具有在水下快速固化、高韧性、高耐水性以及粘接强度高等特点,相较于单酚和不含酚结构的胶粘剂,其对金属具有更高的干态和水下拉剪强度。
1.一种腰果酚-邻苯二酚固化剂的制备方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述邻苯二酚溶液为邻苯二酚-无水乙醇溶液。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述酸性催化剂为对甲苯磺酸。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述加热搅拌的加热温度为45-55℃;搅拌时间为10~15min。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述加热催化温度为90-100℃,保持1-2h。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述脱水缩合反应为:将腰果酚-邻苯二酚缩合溶液降温后加入间苯二甲胺混匀,再分批次加入多聚甲醛混合溶解,经一次升温保温后,再在真空下进行二次升温保温,得到腰果酚-邻苯二酚固化剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述腰果酚-邻苯二酚缩合溶液降温至75~85℃,一次升温保温的温度为90~100℃,保温时间为1~3h;二次升温保温的温度为100~120℃,时间为1~3h;多聚甲醛分3-5批次加入。
8.根据权利要求1-7任一所述的制备方法,其特征在于,按总原料为100%计,所述邻苯二酚、腰果酚、对甲苯磺酸、间苯二甲胺、多聚甲醛的添加量为:
9.一种根据权利要求1-8任一制备方法制备得到的腰果酚-邻苯二酚固化剂。
10.一种包含权利要求9所述腰果酚-邻苯二酚固化剂的胶粘剂。