一种改性脂环胺固化剂及其制备方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 103524717 A(43)申请公布日 2014.01.22

(21)申请号 2013104535.3(22)申请日 2013.09.29

(71)申请人东方电气集团东方汽轮机有限公司

地址618000 四川省德阳市高新技术产业园

区金沙江西路666号(72)发明人杨红 周百能 钟连兵 肖毅(74)专利代理机构成都蓉信三星专利事务所

(普通合伙) 51106

代理人刘克勤 段雪茵(51)Int.Cl.

C08G 59/50(2006.01)C07C 253/30(2006.01)C07C 255/24(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页权利要求书1页 说明书3页

()发明名称

一种改性脂环胺固化剂及其制备方法(57)摘要

本发明公开了一种改性脂环胺固化剂，由甲基环己二胺和丙烯腈两种原料反应而成，其中丙烯腈占原料总质量比的1%~50%。所述甲基环己二胺是4-甲基-1,3-环己二胺、4-甲基-1,2-环己二胺中的一种或两种。该改性脂环胺固化剂的制备方法，采用以下步骤实现：设置有搅拌装置和温控装置的容器中加入甲基环己二胺，然后开启搅拌装置；向上述容器中滴加丙烯腈，并控制滴加速度、使其在1~2小时内滴加完成，持续搅拌、使丙烯腈和甲基环己二胺混合均匀；滴加结束以后，使用温控装置将上述物料加热至70℃~100℃，持续搅拌，使其反应0.5~3小时，降温出料。本发明克服了现有脂环胺固化剂固化速率快、放热量大、易吸潮泛白的缺点，适用于风轮叶片、船舶、运动器材等众多领域。

CN 103524717 ACN 103524717 A

权 利 要 求 书

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1. 一种改性脂环胺固化剂，其特征是：由甲基环己二胺和丙烯腈两种原料反应而成，其中丙烯腈占原料总质量比的1%~50%。

2.根据权利要求1所述改性脂环胺固化剂，其特征是：所述甲基环己二胺是4-甲基-1,3-环己二胺、4-甲基-1,2-环己二胺中的一种或两种。

3.一种改性脂环胺固化剂的制备方法，其特征是：采用以下步骤实现：第一步：向设置有搅拌装置和温控装置的容器中加入甲基环己二胺，然后开启搅拌装置；

第二步：向上述容器中滴加丙烯腈，并控制滴加速度、使其在1~2小时内滴加完成，持续搅拌、使丙烯腈和甲基环己二胺混合均匀；

第三步：滴加结束以后，使用温控装置将上述物料加热至70℃~100℃，持续搅拌，使其反应0.5~3小时，降温出料。

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CN 103524717 A

说 明 书

一种改性脂环胺固化剂及其制备方法

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技术领域

[0001]

本发明涉及一种环氧树脂固化剂，特别是一种改性脂环胺固化剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂的固化剂种类繁多，常见的室温固化剂有脂肪胺、脂环胺和聚酰胺等。聚

酰胺由于其黏度较大，室温下很难适用于对一些黏度要求较低的加工工艺，如RTM工艺、真空导入工艺。脂肪胺和脂环胺的黏度较小，因此经常被用于上述加工工艺，并具有良好的力学性能和耐化学品性能。但是他们存在如下不足之处：1) 固化速率快，可使用时间短；2) 放热量大，一次用量不能太大，否则可能产生爆聚的危险；3) 有吸潮性，在空气中易与水或二氧化碳发生反应而变质。其中，脂肪胺的反应活性往往高于脂环胺。[0003] 随着复合材料工业的不断发展，环氧树脂被应用于越来越多的领域，对其性能的要求也越来越高。许多大型复合材料制品(如风轮叶片、船舶等)制造工艺所需时间非常长，对环氧树脂的可使用时间要求随之增加，并同时要求具有低的放热温度和良好的力学性能，而现有的脂肪胺类和脂环胺类固化剂很难满足这些要求。

[0004] 使用丙烯腈与胺类固化剂发生迈克尔反应是延长胺类固化剂可使用时间的一种有效方法，如丙烯腈改性三乙烯四胺、四乙烯五胺、异佛尔酮二胺等产品均已存在并实际应用。但到目前为止，尚无任何关于甲基环己二胺固化剂改性的报道出现。

[0002]

发明内容

本发明的目的是：

在保留甲基环己二胺固化剂黏度低和力学性能高的优点的条件下，降低其固化速率和固化放热，延长其可使用时间，并解决其易吸潮泛白的缺点。[0006] 本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种改性脂环胺固化剂，其特征是：由甲基环己二胺和丙烯腈两种原料反应而成，其中丙烯腈占原料总质量比的1%~50%。

[0007] 所述甲基环己二胺是4-甲基-1,3-环己二胺、4-甲基-1,2-环己二胺中的一种或两种。

[0008] 一种改性脂环胺固化剂的制备方法，采用以下步骤实现：

第一步：向设置有搅拌装置和温控装置的容器中加入甲基环己二胺，然后开启搅拌装置；

第二步：向上述容器中滴加丙烯腈，并控制滴加速度、使其在1~2小时内滴加完成，持续搅拌、使丙烯腈和甲基环己二胺混合均匀；

第三步：滴加结束以后，使用温控装置将上述物料加热至70℃~100℃，持续搅拌，使其反应0.5~3小时，降温出料。

[0005] [0009]

本发明的产生的有益效果是：

本发明改性脂环胺固化剂通过用丙烯腈与甲基环己二胺进行迈克尔反应，得到脂环胺

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说 明 书

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的加成物，从而降低固化剂的反应活性，延长了固化剂的可操作时间，并改善了其防吸潮泛白的性能。随着丙烯腈在反应物中所占比例的变化，改性脂环胺固化剂的性能也随之变化；一般来说，丙烯腈所占比例越大，改性脂环胺固化剂的反应活性越小，可操作时间越长，但过高的丙烯腈用量可能会影响固化物的力学性能。

[0010] 本发明是世界范围内首次对该甲基环己二胺固化剂进行改性，以拥有更佳的工艺性能，在风轮叶片、船舶等大型复合材料制品中拥有广泛的应用价值。

[0011] 本发明改性脂环胺固化剂与常见脂环胺固化剂的性能对比如下表所示。[0012]

具体实施方式

[0013] 本发明是一种改性脂环胺固化剂，由甲基环己二胺和丙烯腈两种原料反应而成，其中丙烯腈占原料总质量比的1%~50%。

[0014] 甲基环己二胺是4-甲基-1,3-环己二胺、4-甲基-1,2-环己二胺中的一种或两种。其中：

4-甲基-1,3-环己二胺的分子结构式为：。

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说 明 书

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[0015] 4-甲基-1,2-环己二胺的分子结构式为：。

该改性脂环胺固化剂的制备方法，采用以下步骤实现：第一步：向设置有搅拌装置和温控装置的容器中加入甲基环己二胺，然后开启搅拌装置；

第二步：向上述容器中滴加丙烯腈，并控制滴加速度、使其在1~2小时内滴加完成，持续搅拌、使丙烯腈和甲基环己二胺混合均匀；

第三步：滴加结束以后，使用温控装置将上述物料加热至70℃~100℃，持续搅拌，使其反应0.5~3小时，降温出料。[0017] 实施例1

向带搅拌和控温装置的容器中加入70.7kg的4-甲基-1,3-环己二胺，开启搅拌；向容器中滴加29.3kg丙烯腈，控制滴加速度使其在1小时内完成；滴加结束以后，将物料加热至100℃反应1小时，降温出料。[0018] 实施例2

向带搅拌和控温装置的容器中加入,7kg的4-甲基-1,2-环己二胺，开启搅拌；向容器中滴加45.3kg丙烯腈，控制滴加速度使其在2小时内完成；滴加结束以后，将物料加热至70℃反应3小时，降温出料。[0019] 实施例3

向带搅拌和控温装置的容器中加入82.8kg的4-甲基-1,2-环己二胺，开启搅拌；向容器中滴加17.2kg丙烯腈，控制滴加速度使其在1.5小时内完成；滴加结束以后，将物料加热至90℃反应0.5小时，降温出料。[0020] 实施例4

向带搅拌和控温装置的容器中加入90.6kg的4-甲基-1,3-环己二胺和4-甲基-1,2-环己二胺的混合物，开启搅拌；

向容器中滴加9.4kg丙烯腈，控制滴加速度使其在1.2小时内完成；滴加结束以后，将物料加热至80℃反应2小时，降温出料。[0021] 实施例5

向带搅拌和控温装置的容器中加入95.1kg的4-甲基-1,3-环己二胺，开启搅拌；向容器中滴加4.9kg丙烯腈，控制滴加速度使其在1.8小时内完成；滴加结束以后，将物料加热至85℃反应1.5小时，降温出料。

[0016]

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