[发明专利]一种固化剂1,2‑双(2,6‑二氧‑4‑吗啉基)乙烷在环氧树脂体系的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型固化剂1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷在环氧树脂体系的应用。

背景技术

热固性树脂在固化过程中存在一定体积收缩。如广泛应用的环氧树脂，其固化过程中体积收缩率一般大于5％。体积收缩对于热固性树脂的性能有很大的影响。环氧树脂固化时因体积收缩不可避免地产生残余应力，应力集中会导致材料内部缺陷引起的，如裂痕和晶格缺陷等。因此，材料的收缩应力是不容忽视的问题，它是一个潜在的破坏因素，使得树脂基体内部，胶接接头(胶粘剂)或树脂基体与纤维界面之间(复合材料)在无外作用力就存在一定的应力，造成胶接接头的脱胶，树脂基体强度的下降，复合材料的开裂及尺寸不稳定等，从而影响复合材料使用寿命。减弱甚至消除体积收缩是提高热固性树脂性能的一个重要指标。

为解决环氧树脂固化时的体积收缩问题，国内外学者如Bailey、Endo、Ortiz等对膨胀单体，如螺环原碳酸酯类化合物做了较多的研究，取得一定的成果，在一定程度上可以减小体积收缩率，但是这类化合物仅仅局限于实验阶段，与实际应用还有较大的距离。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供新型固化剂1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷在环氧树脂体系的应用，以降低环氧树脂及其复合材料在固化过程中的体积收缩率，环氧树脂体系体积收缩率降低至0～0.5％。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷，它的分子式为C₁₀N₂O₆H₁₂，结构式为

1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷(EDTAD)作为新型固化剂在环氧树脂体系的应用。应用时，根据实际需求，将适量的固化剂1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷(EDTAD)加入到环氧树脂体系中混合均匀，并经成型、固化、后固化后，环氧树脂体系在整个固化过程中 收缩率可以降低至0～0.5％。

上述新型固化剂1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷(EDTAD)在环氧树脂体系的应用方法，包括以下步骤：

(1)按照1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷用量是环氧树脂质量的30％～60％，将环氧树脂预先加热至80℃后，加入1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷，搅拌混合均匀并成型，将所得树脂混合物加热到100℃固化2～4h，继续升温至140～150℃固化13～18h，得到环氧树脂固化产物；

(2)后固化：将步骤(1)所得产物先于150～160℃固化2～3h，然后升温至170～200℃再固化3～5h，环氧树脂体系在固化过程中的体积收缩率降低至0～0.5％。

上述新型固化剂1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷(EDTAD)在环氧树脂体系的另一种应用方法，包括以下步骤：

以环氧树脂的质量为基准，按照固化剂1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷的用量是环氧树脂质量的40～60％，将固化剂1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷和环氧树脂混合均匀后，加入填料，搅拌混合均匀并成型，将所得树脂混合物加热到100℃固化2～4h，继续升温至150～160℃固化13～18h，继续升温到160～170℃固化2～4h，接着在室温下固化10～15h，环氧树脂体系在固化过程中收缩率降低至0～0.5％。

上述新型固化剂1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷(EDTAD)在环氧树脂体系的第三种应用方法，包括以下步骤：

以环氧树脂的质量为基准，按照促进剂的用量是环氧树脂质量的0.3～3％，固化剂1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷的用量是环氧树脂质量的40～60％，将固化剂1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷和环氧树脂混合均匀后，加入促进剂，搅拌混合均匀并成型，将所得树脂混合物加热到100℃固化2～4h，在120℃固化8～12h，所得产物先于130-140℃固化3～4h，接着在室温下固化10～15h，环氧树脂体系在固化过程中收缩率降低至0～0.5％。

按上述方案，所述成型为模压成型、浇注成型、手糊成型、缠绕成型等方法中的任意一种。

按上述方案，所述的环氧树脂为E-54，E-51，E-44，E-42、CYD127、CYD128等环氧树脂中的一种或几种按任意比例的混合物。