[发明专利]一种固化剂组合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

该发明属于陶瓷成型模具用高分子材料领域，涉及微孔陶瓷成型模具的固化剂及其组合物，尤其涉及适用于环氧树脂基微孔陶瓷成型模具的固化剂及其组合物。

背景技术

[0002] 传统的陶瓷成型模具材料是石膏，微孔高分子模具是石膏模具的最理想替代品，我们在中国发明专利ZL200610146610.8中报道了一种用于陶瓷成型的环氧树脂基微孔塑料模具的制造方法。该方法是以环氧树脂为主要原料，辅以无机增强剂，通过形成油包水乳液，然后与固化剂反应而成型，包覆于环氧树脂中的水分挥发致孔，形成微孔塑料模具。

由于该种模具在成型以前首先是要形成稳定的油包水乳液，因此采用的固化剂必须具有一定的亲水性，同时有助于油包水环氧树脂乳液的稳定。大多数脂肪胺类固化剂都是水溶性的，而环氧树脂则是憎水型的，所以脂肪胺在水中无法固化液体环氧树脂。因此需要通过引入憎水性基团，来改变脂肪胺的分子结构，增加其在水中与环氧树脂的相容性，同时提高其乳化环氧树脂的能力。

水性环氧固化剂主要有3类:1)由多元胺与单脂肪酸反应制得的酰胺化的多胺；2)由二聚酸与多元胺进行缩合而成的聚酰胺；3)由多元胺与环氧树脂加成得到的多胺-环氧加成物。最常见的是第三种的部分酸中和产物（如，周继亮等，2005,33（2）：25-28），但是这些水性固化剂在发挥固化剂的作用以前都是对传统水包油型环氧树脂具有稳定作用，并不适用于油包水型环氧树脂的固化和稳定化。体现在量化指标上就是说适用于该油包水体系的固化剂的亲水亲油平衡值（HLB值）要比传统的水性固化剂小的多。一般环氧树脂的HLB值在3左右，而第三种水性固化剂的HLB值要高得多，无法与之匹配。

因此，要求适合于该发明的固化剂既要有一定的亲水性，同时其亲油性必须比传统的水性固化剂要高，考虑到要兼具油包水的乳化作用，这种亲油性要求又不能太高，必须有一个合适的匹配。

发明内容

本发明的目的，是提供一种固化剂组合物及其制备方法，在以上油包水环氧树脂-固化剂体系用于制造微孔陶瓷成型模具时，可以在50℃以上提供初始固化反应热，促使以上体系破乳，引发前述固化剂与环氧树脂的高温固化反应，并使水分挥发致孔。其中的固化剂应适用于油包水环氧树脂乳液体系，其应该兼具油包水的乳化作用，HLB值介于7-10之间，重均分子量为1500-2600。而其与环氧树脂体系混合后应具有一定的适用期，即稳定性，要求在常温下具有30天以上的储存稳定期。

为实现上述目的，以合成的固化剂与液态环氧树脂为主要原料，辅以表面活性剂、无机粉状填料和水，按照以下配比和方法配制成稳定的油包水乳液，该乳液可以稳定储存30天以上。

一种固化剂组合物，其特征是，液态环氧树脂100重量份，合成固化剂40-50重量份，表面活性剂5-10重量份，无机粉状填料100-150重量份，水100-150重量份。

本发明中所用的液态环氧树脂使为液态双酚A型或者双酚F型环氧树脂，优选的是液态双酚A型环氧树脂。所述的表面活性剂为吐温80和斯班60乳化剂中的一种或者两种任意比例的复配物。所述的无机粉状填料为平均粒径在5-10μm的石英粉和玻璃微珠中的一种或者两种。

本发明所述的固化剂组合物的制备方法，在一不锈钢容器中将以上配方中除水以外的成分在快速搅拌下进行充分混合，之后加入水，搅拌30-40分钟，得到稳定的油包水乳液。所述快速搅拌为：搅拌速度150～200r/min。

所述的合成固化剂，由二聚酸和脂肪酸与多乙烯多胺聚合得到，HLB值介于7-10之间，重均分子量为1500-2600。

所述合成固化剂的合成方法，包括下列步骤：

1）将二聚酸和脂肪酸加入到反应瓶中，搅拌升温至180-220℃，保温下，于3小时内滴加多乙烯多胺，同时不断分出生成的水，滴加完后，再搅拌反应1小时。 

2）降温到40℃后，搅拌下，于1小时内滴加相当于多乙烯多胺30%-40%摩尔配比的有机酸。

优选的，步骤1）中二聚酸和脂肪酸的摩尔质量配比为6:4到9:1，二聚酸与脂肪酸中总羧基摩尔比与多乙烯多胺的端氨基摩尔配比为1:1。

更优选的，步骤1）中二聚酸和脂肪酸的摩尔质量配比为7:3到8:2。

优选的，步骤1）中保温时的反应温度是200-210℃。