[发明专利]一种环氧树脂固化剂、一种水性酚醛环氧树脂乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种具有自乳化功能的环氧树脂固化剂，原料包括含两个环氧基团的环氧树脂、含两个或两个以上胺基的胺化剂、封端剂和酸碱中和剂，通过包括如下步骤的方法制备得到：I.所述含两个环氧基团的环氧树脂和胺化剂混合均匀，升温反应得到胺化产物；II.向步骤I得到的所述胺化产物中加入所述封端剂，升温反应，得到封端产物；III.向步骤II得到的所述封端产物中酸碱中和剂，即得。其中所述的胺化剂和环氧树脂摩尔比为1.80～2.05:1，所述封端剂与所述胺化产物的摩尔比为1.70～2.20:1，所述酸碱中和剂和所述封端产物分子结构中胺基基团的摩尔比为0.15～0.5:1。本发明还提供所述树脂固化剂和酚醛环氧树脂制备得到的水性酚醛树脂乳液及其在增强汽车发动机滤纸中的应用。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种新颖的具有自乳化功能的环氧树脂固化剂，一种以该固化剂为原料的水性酚醛环氧树脂乳液，以及它们的制备方法和在汽车发动机过滤纸中的应用。

背景技术

汽车发动机滤纸的主要作用是滤除发动机进气、机油、燃油中的粉尘和杂质，从而延长其使用寿命，对发动机工作的可持续性和后期保养维护有着重要的作用。与其他材料相比，纸质滤芯具有成本低、效率高，体积小，重量轻等优点。但是过滤纸原纸一般是由植物纤维抄造而成，由于原纸抗水性差、质地疏松柔软，其固有强度如耐破度、挺度等比较低，不能经受滤芯生产中的剧烈加工，也满足不了滤纸使用过程中的性能要求。故一般采用树脂浸渍对原纸进行增强，以满足加工与应用需求。

常用的发动机滤纸浸渍树脂有两种，溶剂型树脂和水性树脂。溶剂型树脂主要是醇溶性的酚醛树脂。虽然醇溶性酚醛树脂增强的滤纸具有强度高、抗水、抗油性能好等优点，但因为大量溶剂的使用，不利于环保。同时酚醛树脂体系固化速度慢，固化温度高，浸渍后固化耗能大。随着人们对环保、节能等方面的日益重视，溶剂型汽车发动机滤纸浸渍树脂已逐渐被水性树脂代替。水性树脂主要有水溶性酚醛树脂或水乳型酚醛树脂。它们虽然具有醇溶性酚醛树脂的优点；但是充分固化后的酚醛树脂是由亚甲基键连接刚性苯环的三维网络结构，这种结构特点是酚醛树脂赋予滤纸优良强度性能和耐化学性质的主要原因，也使得树脂固化后延伸率低、脆性大，在界面上容易出现应力裂纹；应用于滤纸则不利于其后续的加工和使用。现有技术中已经出现了通过外加增韧树脂的方法解决脆性以及混稳定性问题(如公开号CN103131127A，公开日2013年6月5日的中国发明专利申请)。但是传统的酚醛树脂体系中仍存在较多的游离甲醛、游离酚，在加工或固化过程会释放出甲醛等有害物质，污染工作环境，危害工人健康。其他水性乳液树脂如醋酸乙烯改性丙烯酸乳液(如公开号CN1388289，公开日2003年1月1日的中国发明专利申请中所公开的)和苯乙烯改性丙烯酸乳液(如公开号CN1657701A，公开日2005年8月24日的中国发明专利申请中所公开的)等，虽然环境友好；但是醋酸乙烯酯改性丙烯酸乳液的耐湿性能差，防潮性能不佳，给滤纸和发动机滤清器滤芯的加工和使用带来极极大负面影响；苯乙烯改性丙烯酸酯乳液虽在抗水性、抗潮性相较于醋酸乙烯酯乳液有所改善，但是在潮湿的天气环境下应用其负面影响还是很明显，此外，其强度性能、耐高温以及耐溶剂性能仍无法满足汽车发动机滤纸的要求。