本發(fā)明涉及合成代木技術(shù)領(lǐng)域,尤其是涉及一種環(huán)氧樹脂代木及其制備方法。
背景技術(shù):
目前,代木市場(chǎng)銷售份額,主要被不飽和聚酯代木占有,其主要應(yīng)用于鞋模代木行業(yè)。而環(huán)氧樹脂代木則主要應(yīng)用于汽車、航天飛機(jī)等模具行業(yè)。
在工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中,不飽和聚脂代木主要由于其尺寸穩(wěn)定性不好,而不能應(yīng)用于汽車、航天飛機(jī)等模具代木領(lǐng)域。另外,不飽和聚脂代木原材料存在儲(chǔ)存穩(wěn)定性差、對(duì)儲(chǔ)存安全條件要求高,并且在加工過(guò)程中原材料毒性大、環(huán)境污染較嚴(yán)重等問(wèn)題。不飽和樹脂在制作過(guò)程固化速度快,體積收縮大,非常容易開(kāi)裂;另外,不飽和樹脂固化時(shí)反應(yīng)放熱劇烈而且時(shí)間短,成品很容易產(chǎn)生氣孔。上述兩方面描述是造成不飽和聚酯成品合格率較低的主要原因。
相比之下,環(huán)氧樹脂代木具有尺寸穩(wěn)定性好、其制備用的原材料儲(chǔ)存穩(wěn)定好、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn),而逐漸應(yīng)用于工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中?,F(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的環(huán)氧樹脂代木,也存在成品加工過(guò)程中容易變形、固化體積收縮較大,容易開(kāi)裂,成品氣孔較多、密度不均勻等問(wèn)題,導(dǎo)致成品合格率相對(duì)較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種環(huán)氧樹脂代木及其制備方法,本發(fā)明提供的環(huán)氧樹脂代木韌性好、氣孔少。
本發(fā)明提供了一種環(huán)氧樹脂代木,由樹脂組分和固化組分反應(yīng)得到;
所述樹脂組分由環(huán)氧樹脂和增韌劑在催化劑的作用下反應(yīng)得到;所述增韌劑選自丁腈橡膠、一聚酸、二聚酸、三聚酸和聚乙烯的一種或多種;所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成;
所述固化組分包括C3~C20的脂肪酸酐、催化劑和空心玻璃微珠;所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成。
優(yōu)選的,所述樹脂組分中催化劑由60wt%~90wt%的二甲氨基甲基苯酚和10wt%~40wt%的咪唑及其衍生物組成。
優(yōu)選的,所述固化組分中催化劑由10wt%~35wt%的二甲氨基甲基苯酚和60wt%~85wt%的咪唑及其衍生物組成。
優(yōu)選的,所述咪唑及其衍生物選自咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、2-乙基咪唑和4-氨基咪唑中的一種或多種。
優(yōu)選的,所述樹脂組分和固化組分的重量比為(0.5~1):(0.5~1)。
優(yōu)選的,所述樹脂組分中,環(huán)氧樹脂、增韌劑和催化劑的重量比為(45~85):(12~55):(0.1~1.0)。
優(yōu)選的,所述固化組分中,C3~C20的脂肪酸酐、催化劑和空心玻璃微珠的重量比為(60~85):(0.02~1.0):(15~40)。
本發(fā)明提供了一種環(huán)氧樹脂代木的制備方法,包括如下步驟:
A)環(huán)氧樹脂和增韌劑在催化劑的作用下反應(yīng)得到樹脂組分;所述增韌劑選自丁腈橡膠、一聚酸、二聚酸、三聚酸和聚乙烯的一種或多種;所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成;
將C3~C20的脂肪酸酐、催化劑和空心玻璃微珠混合,得到固化組分;所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成;
B)將樹脂組分和固化組分混合固化,得到環(huán)氧樹脂代木。
優(yōu)選的,所述步驟B)固化條件為50~90℃固化12~48h,100~150℃下固化12~36h。
優(yōu)選的,所述步驟A)反應(yīng)條件為35~65℃下保持15~75min,升溫至100~150℃下持續(xù)反應(yīng)3~10h。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供了一種環(huán)氧樹脂代木,由樹脂組分和固化組分反應(yīng)得到;所述樹脂組分由環(huán)氧樹脂和增韌劑在催化劑的作用下反應(yīng)得到;所述增韌劑選自丁腈橡膠、一聚酸、二聚酸、三聚酸和聚乙烯的一種或多種;所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成;所述固化組分包括C3~C20的脂肪酸酐、催化劑和空心玻璃微珠;所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成。本發(fā)明在催化劑的作用下,在樹脂組分中嵌入丁腈橡膠、多聚酸等增韌劑,再與C3~C20的脂肪酸酐在催化劑的作用下發(fā)生固化反應(yīng),得到環(huán)氧樹脂代木;通過(guò)上述丁腈橡膠、多聚酸、環(huán)氧樹脂、C3~C20的脂肪酸酐、催化劑和空心玻璃微珠的共同作用使得本發(fā)明制備得到的環(huán)氧樹脂代木韌性好,氣孔少,不易開(kāi)裂和變形。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種環(huán)氧樹脂代木,由樹脂組分和固化組分反應(yīng)得到;
所述樹脂組分由環(huán)氧樹脂和增韌劑在催化劑的作用下反應(yīng)得到;所述增韌劑選自丁腈橡膠、一聚酸、二聚酸、三聚酸和聚乙烯的一種或多種;所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成;
所述固化組分包括C3~C20的脂肪酸酐、催化劑和空心玻璃微珠;所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成。
本發(fā)明提供的環(huán)氧樹脂代木,由樹脂組分和固化組分反應(yīng)得到。所述樹脂組分和固化組分的重量比優(yōu)選為(0.5~1):(0.5~1);更優(yōu)選為(0.6~0.9):(0.6~0.9)。
本發(fā)明所述樹脂組分由環(huán)氧樹脂和增韌劑在催化劑的作用下反應(yīng)得到。
本發(fā)明對(duì)于所述環(huán)氧樹脂來(lái)源不進(jìn)行限定,可以為市售。本發(fā)明所述增韌劑選自丁腈橡膠、一聚酸、二聚酸、三聚酸和聚乙烯中的一種或多種;優(yōu)選選自丁腈橡膠和三聚酸的一種或多種。
在本發(fā)明中,所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成;優(yōu)選的,由60wt%~90wt%的二甲氨基甲基苯酚和10wt%~40wt%的咪唑及其衍生物組成;更優(yōu)選的由65wt%~85wt%的二甲氨基甲基苯酚和15wt%~35wt%的咪唑及其衍生物組成。本發(fā)明所述咪唑及其衍生物優(yōu)選選自咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、2-乙基咪唑和4-氨基咪唑中的一種或多種。
在本發(fā)明中,所述環(huán)氧樹脂、增韌劑和催化劑的重量比優(yōu)選為(45~85):(12~55):(0.1~1.0);更優(yōu)選為(50~80):(15~50):(0.2~0.9)。
本發(fā)明通過(guò)選擇上述催化劑催化上述環(huán)氧樹脂和增韌劑的反應(yīng)更加溫和,使得代木不易開(kāi)裂、變形。
在本發(fā)明中,所述樹脂組分優(yōu)選在反應(yīng)結(jié)束后與色漿混合,所述色漿與所述環(huán)氧樹脂的重量比優(yōu)選為(1~3):(45~85)。
本發(fā)明所述固化組分包括C3~C20的脂肪酸酐、催化劑和空心玻璃微珠;所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成。
所述固化組分優(yōu)選包括C3~C18的脂肪酸酐;所述催化劑優(yōu)選由10wt%~35wt%的二甲氨基甲基苯酚和60wt%~85wt%的咪唑及其衍生物組成;更優(yōu)選由15wt%~35wt%的二甲氨基甲基苯酚和65wt%~80wt%的咪唑及其衍生物組成。本發(fā)明所述咪唑及其衍生物優(yōu)選選自咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、2-乙基咪唑和4-氨基咪唑中的一種或多種。
在本發(fā)明中,所述固化組分中,C3~C20的脂肪酸酐、催化劑和空心玻璃微珠的重量比優(yōu)選為(60~85):(0.02~1.0):(15~40);更優(yōu)選為(65~80):(0.05~0.9):(18~38)。
本發(fā)明通過(guò)在樹脂組分中添加上述丁腈橡膠等作為增韌劑,同時(shí)選擇長(zhǎng)鏈脂肪酸酐作為固化組分,在特定催化劑的作用下固化反應(yīng),提高了環(huán)氧代木的韌性,從而提高其抗開(kāi)裂和變形的能力。同時(shí)選用真實(shí)密度和吸油量低的空心玻璃微珠,保證了環(huán)氧樹脂代木的密度均一,并且氣孔大大降低,同時(shí)可以調(diào)節(jié)代木密度,緩沖固化過(guò)程中的應(yīng)力和代木產(chǎn)品冷熱沖擊能力。通過(guò)上述特定的催化劑使得環(huán)氧樹脂和固化組分反應(yīng)溫和,最終產(chǎn)品不易開(kāi)裂和變形。
本發(fā)明提供了一種環(huán)氧樹脂代木的制備方法,包括如下步驟:
A)環(huán)氧樹脂和增韌劑在催化劑的作用下反應(yīng)得到樹脂組分;所述增韌劑選自丁腈橡膠、一聚酸、二聚酸、三聚酸和聚乙烯的一種或多種;所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成;
將C3~C20的脂肪酸酐、催化劑和空心玻璃微珠混合,得到固化組分;所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成;
B)將樹脂組分和固化組分混合固化,得到環(huán)氧樹脂代木。
本發(fā)明提供的環(huán)氧樹脂代木的制備方法將環(huán)氧樹脂和增韌劑在催化劑的作用下反應(yīng)得到樹脂組分。
本發(fā)明所述增韌劑選自丁腈橡膠、一聚酸、二聚酸、三聚酸和聚乙烯中的一種或多種;優(yōu)選選自丁腈橡膠和三聚酸的一種或多種。在本發(fā)明中,所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成;優(yōu)選的,由60wt%~90wt%的二甲氨基甲基苯酚和10wt%~40wt%的咪唑及其衍生物組成;更優(yōu)選的由65wt%~85wt%的二甲氨基甲基苯酚和15wt%~35wt%的咪唑及其衍生物組成。本發(fā)明所述咪唑及其衍生物優(yōu)選選自咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、2-乙基咪唑和4-氨基咪唑中的一種或多種。
本發(fā)明優(yōu)選具體為首先將環(huán)氧樹脂和催化劑混合攪拌;所述攪拌溫度優(yōu)選為35~65℃;更優(yōu)選為40~60℃;最優(yōu)選為45~55℃;所述攪拌速度優(yōu)選為1000~2000rpm;更優(yōu)選為1100~1900rpm;所述攪拌時(shí)間優(yōu)選為15~90min;更優(yōu)選為20~80min;最優(yōu)選為30~70min。
攪拌后與增韌劑混合,繼續(xù)攪拌、反應(yīng)。此時(shí),攪拌的溫度優(yōu)選為35~65℃;更優(yōu)選為40~60℃;最優(yōu)選為45~55℃。所述攪拌的時(shí)間優(yōu)選為15~75min;更優(yōu)選為20~70min;最優(yōu)選為30~60min。
攪拌后,升溫反應(yīng);所述反應(yīng)溫度優(yōu)選為100~150℃,更優(yōu)選為110~140℃;所述反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為3~10h;更優(yōu)選為4~9h;最優(yōu)選為5~8h。
在本發(fā)明中,所述環(huán)氧樹脂、增韌劑和催化劑的重量比優(yōu)選為(45~85):(12~55):(0.1~1.0);更優(yōu)選為(50~80):(15~50):(0.2~0.9)。
反應(yīng)完成后,優(yōu)選還包括:降溫、與色漿混合,攪拌,得到樹脂組分。
所述降溫優(yōu)選為降溫至25~55℃;更優(yōu)選為30~55℃;最優(yōu)選為35~50℃。所述色漿與所述環(huán)氧樹脂的重量比優(yōu)選為(1~3):(45~85);所述攪拌時(shí)間優(yōu)選為15~90min;更優(yōu)選為20~70min;最優(yōu)選為30~60min。
本發(fā)明對(duì)于所述色漿的具體種類不進(jìn)行限定,滿足具體使用要求即可,可以為市售。
在本發(fā)明中,將C3~C20的脂肪酸酐、催化劑和空心玻璃微珠混合,得到固化組分;所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成。
所述固化組分優(yōu)選包括C3~C18的脂肪酸酐;所述催化劑優(yōu)選由10wt%~35wt%的二甲氨基甲基苯酚和60wt%~85wt%的咪唑及其衍生物組成;更優(yōu)選由15wt%~35wt%的二甲氨基甲基苯酚和65wt%~80wt%的咪唑及其衍生物組成。本發(fā)明所述咪唑及其衍生物優(yōu)選選自咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、2-乙基咪唑和4-氨基咪唑中的一種或多種。
在本發(fā)明中,優(yōu)選具體為:將C3~C20的脂肪酸酐和催化劑混合,高速攪拌;所述攪拌溫度為30~60℃;更優(yōu)選為35~55℃;最優(yōu)選為40~50℃;所述攪拌速度優(yōu)選為1000~3000rpm;更優(yōu)選為1000~2000rpm;所述攪拌時(shí)間優(yōu)選為15~90min;更優(yōu)選為20~80min;最優(yōu)選為30~60min。
攪拌結(jié)束后與空心玻璃微珠混合,攪拌;所述攪拌速度優(yōu)選為10~75rpm;更優(yōu)選為20~70rpm;最優(yōu)選為30~60rpm;所述攪拌時(shí)間優(yōu)選為10~60min;更優(yōu)選為20~50min。
在本發(fā)明中,所述固化組分中,C3~C20的脂肪酸酐、催化劑和空心玻璃微珠的重量比優(yōu)選為(60~85):(0.02~1.0):(15~40);更優(yōu)選為(65~80):(0.05~0.9):(18~38)。
制備得到樹脂組分和固化組分后,將樹脂組分和固化組分混合固化,得到環(huán)氧樹脂代木。優(yōu)選為在真空條件下,低速攪拌混合。
在本發(fā)明中,所述樹脂組分和固化組分的重量比優(yōu)選為(0.5~1.0):(0.5~1.0);更優(yōu)選為(0.6~0.9):(0.6~0.9);
所述真空條件優(yōu)選為10~200mbar;更優(yōu)選為10~150mbar;最優(yōu)選為20~100mbar。所述攪拌速度優(yōu)選為10~30rpm;更優(yōu)選為10~25rpm;最優(yōu)選為10~20rpm。所述攪拌時(shí)間優(yōu)選為15~90min;更優(yōu)選為20~80min,最優(yōu)選為25~70min。
攪拌完成后優(yōu)選為擠出、灌注、固化。
本發(fā)明對(duì)于所述擠出和灌注設(shè)備不進(jìn)行限定,本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的即可;本發(fā)明所述擠出壓力優(yōu)選為1000~2000mbar;更優(yōu)選為1100~1900mbar,最優(yōu)選為1200~1800mbar。
本發(fā)明所述固化條件優(yōu)選為20~30℃固化24~36h,50~90℃固化12~48h,100~150℃下固化12~36h。更優(yōu)選為20~30℃固化24~36h,55~85℃固化15~45h,100~140℃下固化15~30h;最優(yōu)選為23~28℃固化30~36h,65~80℃固化20~40h,100~140℃下固化20~30h。
固化后冷卻至室溫,將代木從模具中取出,經(jīng)過(guò)切割即為規(guī)定尺寸的代木。
本發(fā)明提供了一種環(huán)氧樹脂代木,由樹脂組分和固化組分反應(yīng)得到;所述樹脂組分由環(huán)氧樹脂和增韌劑在催化劑的作用下反應(yīng)得到;所述增韌劑選自丁腈橡膠、一聚酸、二聚酸、三聚酸和聚乙烯的一種或多種;所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成;所述固化組分包括C3~C20的脂肪酸酐、催化劑和空心玻璃微珠;所述催化劑由二甲氨基甲基苯酚和咪唑及其衍生物組成。本發(fā)明在催化劑的作用下,在樹脂組分中嵌入丁腈橡膠、多聚酸等增韌劑,再與C3~C20的脂肪酸酐在催化劑的作用下發(fā)生固化反應(yīng),得到環(huán)氧樹脂代木;通過(guò)上述丁腈橡膠、多聚酸、環(huán)氧樹脂、C3~C20的脂肪酸酐、催化劑和空心玻璃微珠的共同作用使得本發(fā)明制備得到的環(huán)氧樹脂代木韌性好,氣孔少,不易開(kāi)裂和變形。本發(fā)明優(yōu)選采用如下方式對(duì)制備得到的代木進(jìn)行性能測(cè)定:
硬度邵氏D---ASTM D-2240
氣孔(個(gè)數(shù)/m2)---目測(cè),1.0cm2≤1個(gè);
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(℃)---ASTM D-4065
熱膨脹系數(shù)(-30℃~30℃,in/in/℃)---ASTM D3386
外觀開(kāi)裂與變形---目測(cè)成品是否開(kāi)裂或變形
彎曲模量(Mpa)------ASTM D-790
壓縮模量(Mpa)---ASTM D-695
為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明,以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的環(huán)氧樹脂代木及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
實(shí)施例1
環(huán)氧樹脂69.0Kg和60wt%的2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和40wt%的咪唑混合催化劑0.5Kg,在55℃下高速1000rpm攪拌30min,然后加入30.0Kg含與環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)的丁腈橡膠類增韌劑。在55℃下繼續(xù)攪拌45min后,升溫至120℃下持續(xù)反應(yīng)5hrs。反應(yīng)完成后,降溫至55℃,加入色漿0.95Kg并攪拌均勻成為樹脂組分。
C10的長(zhǎng)鏈脂肪族酸酐73.0Kg和15wt%的2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和85wt%的咪唑的催化劑0.10Kg在50℃高速1000rpm攪拌45min,然后低速30rpm下加入26.90Kg的空心玻璃微球,攪拌20min成為均勻的混合物固化組分。
樹脂組分與固化組分以重量比1:1在真空度為100mbar下,低速20rpm下攪拌25min,混合均勻。
擠出設(shè)備壓力設(shè)定為1200mbar,把混合均勻的物料灌注到摸具中,灌注完成后直接加熱到80℃固化36hrs,100℃下固化24hrs,最后冷卻到室溫。把代木從摸具中取出,再經(jīng)過(guò)切割到規(guī)定的尺寸的代木。
對(duì)本發(fā)明實(shí)施例制備得到的代木按照本發(fā)明所述方式進(jìn)行性能測(cè)定,結(jié)果如表1所示,表1為本發(fā)明實(shí)施例制備得到的代木性能測(cè)定結(jié)果。
實(shí)施例2
環(huán)氧樹脂75.0Kg和70wt%的2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和30wt%的苯并咪唑催化劑1.0Kg,在45℃下高速1500rpm攪拌20min。然后加入15.0Kg含與環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)的丁腈橡膠類增韌劑和15.0kg三聚酸增韌劑在60℃下繼續(xù)攪拌45min后,升溫至125℃下持續(xù)反應(yīng)8h。反應(yīng)完成后,降溫至55℃,加入色漿0.95Kg并攪拌均勻成為樹脂組分。
C15的長(zhǎng)鏈脂肪族酸酐73.0Kg和20wt%的2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和80wt%的苯并咪唑催化劑0.60Kg在50℃高速1500rpm攪拌45min,然后低速25rpm下加入30Kg的空心玻璃微球,攪拌30min成為均勻的混合物固化組分。
樹脂組分與固化組分以重量比1:1在真空度為80mbar下,低速20rpm下攪拌25min,混合均勻。
擠出設(shè)備壓力設(shè)定為1200mbar,把混合均勻的物料灌注到摸具中,在室溫25℃下固化36h;然后60℃固化40h,120℃下固化30h,最后冷卻到室溫。把代木從摸具中取出,再經(jīng)過(guò)切割到規(guī)定的尺寸的代木。
對(duì)本發(fā)明實(shí)施例制備得到的代木按照本發(fā)明所述方式進(jìn)行性能測(cè)定,結(jié)果如表1所示,表1為本發(fā)明實(shí)施例制備得到的代木性能測(cè)定結(jié)果。
實(shí)施例3
環(huán)氧樹脂60.0Kg和80wt%的2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和20wt%的4-甲基咪唑催化劑0.5Kg,在65℃下高速1000rpm攪拌30min。然后加入20.0Kg含與環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)的丁腈橡膠類增韌劑和15.0kg三聚酸增韌劑在55℃下繼續(xù)攪拌45min后,升溫至135℃下持續(xù)反應(yīng)8h。反應(yīng)完成后,降溫至50℃,加入色漿0.95Kg并攪拌均勻成為樹脂組分。
C8的長(zhǎng)鏈脂肪族酸酐80.0Kg和30wt%的2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和70wt%的2-乙基咪唑催化劑0.50Kg在50℃高速1200rpm攪拌45min,然后低速15rpm下加入35Kg的空心玻璃微球,攪拌20min成為均勻的固化組分。
樹脂組分與固化組分以重量比1:0.8在真空為50mbar下,低速20rpm下攪拌35min,混合均勻。
擠出設(shè)備壓力設(shè)定為1200mbar,把混合均勻的物料灌注到摸具中,在室溫25℃下固化36hrs;然后90℃固化30hrs,140℃下固化36hrs,最后冷卻到室溫。把代木從摸具中取出,再經(jīng)過(guò)切割到規(guī)定的尺寸的代木。
對(duì)本發(fā)明實(shí)施例制備得到的代木按照本發(fā)明所述方式進(jìn)行性能測(cè)定,結(jié)果如表1所示,表1為本發(fā)明實(shí)施例制備得到的代木性能測(cè)定結(jié)果。
表1為本發(fā)明實(shí)施例制備得到的代木性能測(cè)定結(jié)果
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。