[发明专利]一种聚氨酯改性环氧树脂成膜剂的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种应用于玻璃纤维浸润剂的聚氨酯改性环氧树脂成膜剂的制备方法。

(二)背景技术

环氧树脂具有很多优点，如机械强度高、粘结力强、收缩率低、稳定性好、加工性能优良等，被广泛使用于涂料、粘结剂、电气产品、土木建筑、复合材料等领域。然而由于其性脆、不够强韧、抗冲击性差，成为影响其市场进一步扩大的难题，为此必须对其进行改性。人们在使用时常常添加增塑剂，主要是外增塑作用，但增韧效果不显著，成为制约产品应用的难题。

目前对环氧树脂采用的重要改性方法就是聚氨酯改性环氧树脂，即在适当的条件下使得两者形成互穿网络结构，从而达到提高环氧树脂韧性，同时不降低其强度、耐热性的目的。国内科研人员通过设计一系列方案，采用一系列测试手段对聚合物进行结构表征，研究聚氨酯预聚体对环氧树脂改性的过程中可能发生的反应种类及反应机理，对聚氨酯改性环氧树脂的应用研究具有重要的指导意义。

中国专利文献CN102114521A发明公开了一种聚氨酯改性环氧树脂双组分粘结剂体系，其特征在于所述粘结剂体系吹气态二氧化硫固化，克服了现有技术中二氧化硫吹气硬化用冷芯盒粘结剂的脆性、耐温性差的缺点，使其在铸造使用过程中提高了砂芯砂型的强度，降低了废品率，提高了铸件质量。

中国专利文献CN102417337A发明涉及到一种聚氨酯改性环氧树脂灌浆料，与现有技术相比，本发明所提供的聚氨酯改性环氧树脂灌浆料进一步提高了灌浆料的韧性和强度，有效减小了动设备对基础的冲击和震动，延长了设备及基础的使用寿命，具有更好的耐水性和耐油性，并且成本降低了50％左右。

中国专利文献CN101298548A公开了一种环氧改性聚氨酯耐超低温胶粘剂，具有耐超低温的性质可以在零下200℃中长期使用，并具有高粘结强度、剪切强度以及良好的粘结性和耐蚀性。

综上所述，目前国内的一些聚氨酯改性环氧树脂的专利主要应用领域是建筑结构胶以及耐高温、耐低温胶黏剂方面，关于聚氨酯改性环氧树脂应用于玻璃纤维成膜剂，使玻璃纤维丝具有很好的硬挺度、集束性等方面的研究还很少，本发明提供了能满足此要求的成膜剂的制备方法。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于玻璃纤维浸润剂的聚氨酯改性环氧树脂成膜剂的制备方法，为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚氨酯改性环氧树脂成膜剂的制备方法，所述方法按如下步骤进行：

(1)聚氨酯预聚体的制备：向反应器中加入聚乙二醇，真空干燥后加入丙酮I，得到聚乙二醇的丙酮溶液，在另一反应器中加入二异氰酸酯类化合物、丙酮II、催化剂A，得到二异氰酸酯类化合物的丙酮溶液，将所述聚乙二醇的丙酮溶液滴加到二异氰酸酯类化合物的丙酮溶液中，滴完后，控温54～58℃反应1～2h，得到聚氨酯预聚体备用；其中所述催化剂A为叔胺催化剂(如三亚乙基二胺、三甲基羟乙基丙二胺、双(二甲氨基乙基)醚、二甲基乙醇胺、N,N-双(二甲胺丙基)异丙醇胺等)，或者有机金属化合物(如二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡或异辛酸钾)，优选二丁基二月桂酸锡；

(2)聚氨酯改性环氧树脂的制备：取环氧树脂投入反应器中，真空干燥后加入溶剂PM(丙二醇甲醚)、丙酮III、催化剂B，得到环氧树脂反应液，将步骤(1)所得聚氨酯预聚体滴加到所述环氧树脂反应液中，滴完后于55～60℃反应1～2h，得到聚氨酯改性环氧树脂；其中所述催化剂B为叔胺催化剂(如三亚乙基二胺、三甲基羟乙基丙二胺、双(二甲氨基乙基)醚、二甲基乙醇胺、N,N-双(二甲胺丙基)异丙醇胺等)，或者有机金属化合物(如二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡或异辛酸钾)，优选二丁基二月桂酸锡；

(3)乳化：将步骤(2)所得聚氨酯改性环氧树脂与自制乳化剂混合，搅拌下缓缓加水至转相成为乳液，继续加水调整乳液中的固含量为35wt％～40wt％，乳化后所得乳液即为聚氨酯改性环氧树脂成膜剂；

所述步骤(1)～(3)中，各物料的投料量以重量份计为：聚乙二醇300～600份、丙酮I 50～100份、二异氰酸酯类化合物200～450份、丙酮II 100～150份、催化剂A 0.4～0.6份、环氧树脂1750～1850份、溶剂PM 250～350份、丙酮III650～750份、催化剂B 0.9～1.1份、自制乳化剂200～900份、水3000～4500份；