含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法

文档序号:729489 发布日期:2021-04-20 浏览:10次 >En<

阅读说明:本技术 含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法 (Preparation method of novel glass-like polymer material containing cross-linked covalent network ) 是由 孙政 任晓林 张保刚 陈晓东 祁乔宇 于 2020-12-23 设计创作,主要内容包括:本发明属于新型类玻璃高分子材料制备技术领域,特别是涉及一种含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法。由以下步骤组成,(1)将双酚A二给水甘油醚100份、癸二酸75-100份和TBD 5-10份混合,在45-70℃水浴锅中搅拌20-30小时;(2)将步骤(1)中得到的混合物,置于50-60℃的真空干燥器中65-80分钟,装入模具放置到90-95℃下125-135分钟;(3)待混合物变澄清后,在145-150℃下,加热480-520分钟,再在160-170℃下加热固化480-520分钟,取出得到成品。制备方法工艺更加简单,实现批量化生产,从而使得制备得到的材料各方面性能也更加优越。(The invention belongs to the technical field of preparation of novel glass-like high polymer materials, and particularly relates to a preparation method of a novel glass-like high polymer material containing a cross-linked covalent network. The method comprises the following steps of (1) mixing 100 parts of bisphenol A diglycidyl ether, 75-100 parts of sebacic acid and 5-10 parts of TBD, and stirring in a water bath kettle at 45-70 ℃ for 20-30 hours; (2) placing the mixture obtained in the step (1) in a vacuum drier at 50-60 ℃ for 65-80 minutes, placing the mixture in a mould, and placing the mould at 90-95 ℃ for 125-135 minutes; (3) after the mixture becomes clear, the mixture is heated for 480-. The preparation method has simpler process and realizes batch production, thereby ensuring that the prepared material has more excellent performances in all aspects.)

含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法

技术领域

本发明属于新型类玻璃高分子材料制备技术领域,特别是涉及一种含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法。

背景技术

类玻璃高分子材料是一种在高温下可以重新加工但不熔融,同时也不溶于溶剂的共价交联的聚合物材料。然而现有技术中的类玻璃高分子材料制备方法,步骤繁琐,需要多种原料多次混合加工才能形成,在各个制备步骤中含有有毒易挥发物质,制备过程对人体有害,同时由于工艺复杂,材料多次混合,过量混合都极易发生危险。如中国发明专利申请号:201810237415.9,步骤1:将二氯甲烷、乙酸乙酯和无水乙醇按1:1:8的体积比混合后得到反应溶剂;步骤2:将反应溶剂与1-2mol的芳香二醛混合,磁力搅拌20~30min,得到无色透明液体;步骤3:向0.2-0.4mol的作为固化剂的含有苯环的二胺和0.4-0.5mol的作为交联剂的三胺的混合溶液中加入3mL的无水乙醇,搅拌得到均匀无色的溶液;步骤4:将步骤2所得的无色透明液体倒入步骤3所得的溶液中,搅拌后放置在通风橱中室温反应20-24h,即得到黄色透明薄膜;步骤5:将所得的黄色透明薄膜移入烘箱中,并在85-100℃下干燥24h,然后在105-120℃下后固化30-60min。其至少需要四次混合加工才能实现新型类玻璃高分子材料的制备。工艺繁琐,效率低,易发生危险,需要多次混合,生产过程易产生有毒物质。同时现有技术中的类玻璃高分子材料极限拉伸强度基本为0.8左右,尽量提高材料的极限拉伸强度是目前类玻璃高分子材料所研究的方向,但是当类玻璃高分子材料极限拉伸强度增加的同时,往往断裂应变值会显著降低,导致材料又无法满足基本断裂应变参数的要求。

发明内容

本发明提供了含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法,解决了现有的新型类玻璃高分子材料制备方法,原材料复杂,需要多步混合才能完成制备,生产效率低,混合易释放有毒物质的技术问题。

为了实现上述目的,本发明实施例,提供了一种含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法,由以下步骤组成,(1)将双酚A二给水甘油醚100份、癸二酸75-100份和TBD 5-10份混合,在45-70℃水浴锅中搅拌20-30小时;(2)将步骤(1)中得到的混合物,置于50-60℃的真空干燥器中65-80分钟,装入模具放置到90-95℃下125-135分钟;(3)待混合物变澄清后,在145-150℃下,加热480-520分钟,再在160-170℃下加热固化480-520分钟,取出得到成品。

进一步的,所述含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法,由以下步骤组成,(1)将双酚A二给水甘油醚100份、癸二酸75份和TBD 5份混合,在45℃水浴锅中搅拌20小时;(2)将步骤(1)中得到的混合物,置于50℃的真空干燥器中65分钟,装入模具放置到90℃下130分钟;(3)待混合物变澄清后,在145℃下,加热480分钟;再在160℃下加热固化480分钟,取出得到成品。

进一步的,所述含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法,由以下步骤组成,(1)将双酚A二给水甘油醚100份、癸二酸80份和TBD 5份混合,在55℃水浴锅中搅拌24小时;(2)将步骤(1)中得到的混合物,置于55℃的真空干燥器中70分钟,装入模具放置到95℃下130分钟;(3)待混合物变澄清后,在150℃下,加热500分钟;再在165℃下加热固化500分钟,取出得到成品。

进一步的,所述含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法,由以下步骤组成,(1)将双酚A二给水甘油醚100份、癸二酸75份和TBD 10份混合,在55℃水浴锅中搅拌24小时;(2)将步骤(1)中得到的混合物,置于55℃的真空干燥器中70分钟,装入模具放置到95℃下130分钟;(3)待混合物变澄清后,在150℃下,加热500分钟,再在165℃下加热固化500分钟,取出得到成品。

进一步的,所述含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法,由以下步骤组成,由以下步骤组成,(1)将双酚A二给水甘油醚100份、癸二酸100份和TBD 10份混合,在70℃水浴锅中搅拌30小时;(2)将步骤(1)中得到的混合物,置于60℃的真空干燥器中80分钟,装入模具放置到95℃下135分钟;(3)待混合物变澄清后,在150℃下,加热520分钟;再在170℃下加热固化520分钟,取出得到成品。

本发明相比现有技术的有益效果是:通过双酚A二给水甘油醚、癸二酸和TBD的结合,从而使得制备方法工艺更加简单,制备效率更高,实现批量化生产,同时有效消除新型类玻璃高分子材料制备过程中有毒物质的释放,从而使得制备得到的新型类玻璃高分子材料,在具有较高的极限拉伸强度的同时,具有较好的断裂应变参数值。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象,而不是用于描述对象的特定顺序。例如,第一参数集合和第二参数集合等是用于区别不同的参数集合,而不是用于描述参数集合的特定顺序。

在本发明实施例的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是指两个或两个以上。例如,多个元件是指两个元件或两个以上元件。

本文中术语“和/或”,是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,显示面板和/或背光,可以表示:单独存在显示面板,同时存在显示面板和背光,单独存在背光这三种情况。本文中符号“/”表示关联对象是或者的关系,例如输入/输出表示输入或者输出。

在本发明实施例中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

现有技术中新型类玻璃高分子材料的制备需要多种原料,同时需要多次混合,由于制备过程中各种原料不能同时混合,需要分步骤逐步混合,因此导致步骤繁琐,且大多在制备过程中,产生有毒气体,生产安全性差。通过双酚A二给水甘油醚、癸二酸和TBD的结合,从而使得制备方法工艺更加简单,制备效率更高,实现批量化生产,同时有效消除新型类玻璃高分子材料制备过程中有毒物质的释放,从而使得制备得到的新型类玻璃高分子材料在具有较高的极限拉伸强度的同时具有较好的断裂应变参数值。

TBD:1,5,7-三氮杂二环[4,4,0]癸-5-烯或1,5,7-Triazabicyclo[4,4,0]dec-5-ene。

双酚A二给水甘油醚与癸二酸反应的化学式为:

本发明通过将双酚A二给水甘油醚、癸二酸和TBD直接进行混合,然后再在水浴锅中搅拌均匀,再经过干燥排出气体后,倒入模具再次加热处理至澄清,然后再进行加热固化,从而制备得到含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料,制备工艺简单,可实现批量化生产,一步混合,有效解决了现有技术中的新型类玻璃高分子材料,制备工序繁琐,需要多步混合,易释放有毒气体,混合生产危险度高,无法批量生产,以及在具有高极限拉伸强度的同时,具有较好的断裂应变参数值的技术问题。

为了实现上述目的,本申请实施例提供了,一种含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法,由以下步骤组成,(1)将双酚A二给水甘油醚100份、癸二酸60-100份和TBD 5-10份混合,在45-70℃水浴锅中搅拌20-30小时,使其充分混合,得到均质的混合物;(2)将步骤(1)中得到的混合物,置于50-60℃的真空干燥器中65-80分钟,除去其中的气泡,然后再装入模具,连同模具一起放置到90-95℃下125-135分钟;(3)待模具中的混合物变澄清后,再在145-150℃下,加热480-520分钟;再在160-170℃下加热固化480-520分钟,取出得到成品。

对上述方法制备得到的各种新型类玻璃高分子材料,进行实验检测,将材料断裂应变与拉升强度最低检测结果与现有技术材料中的典型值进行对比,其中最低材料断裂应变与拉升强度检测结果与现有技术中材料的典型值对比结果如下表1所示。

表1:

由上述检测结果可知,经过本发明所述含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法,制备得到的含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料,不仅从制备工艺更加简单,有效降低新型类玻璃高分子材料制备过程中的混合次数,使得制备工艺简单,可实现批量化生产,仅需一步混合,制备过程无有毒物质释放。同时,制备得到的含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料,相比现有技术中的玻璃高分子材料,其极限抗拉强度和断裂应变都相比现有技术有所提升,再提高了材料的极限抗拉强度的同时满足了断裂应变不低于105%的参数要求。

实施例1,所述含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法,由以下步骤组成,首先将双酚A二给水甘油醚100kg、癸二酸75kg和TBD 5kg混合,在45℃水浴锅中搅拌20小时;然后将上述步骤中得到的混合物,置于50℃的真空干燥器中干燥65分钟,排出其中的气体,接下来装入模具放置到90℃下130分钟;待混合物变澄清后,在145℃下,加热480分钟;再在160℃下加热固化480分钟,取出得到成品。

实施例2,所述含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法,由以下步骤组成,首先将双酚A二给水甘油醚100kg、癸二酸80kg和TBD 5kg混合,在45℃水浴锅中搅拌20小时;然后将上述步骤中得到的混合物,置于50℃的真空干燥器中干燥65分钟,排出其中的气体,接下来装入模具放置到90℃下130分钟;待混合物变澄清后,在145℃下,加热480分钟;再在160℃下加热固化480分钟,取出得到成品。

实施例3,所述含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法,由以下步骤组成,由以下步骤组成,(1)将双酚A二给水甘油醚100kg、癸二酸75kg和TBD10kg混合,在70℃水浴锅中搅拌30小时;(2)将步骤(1)中得到的混合物,置于60℃的真空干燥器中80分钟,去除气泡,再将混合物装入模具,连通模具一起放置到95℃下135分钟;(3)待混合物变澄清后,在150℃下,加热520分钟;再在170℃下加热固化520分钟,取出得到成品。

实施例4,所述含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法,由以下步骤组成,(1)将双酚A二给水甘油醚100kg、癸二酸100kg和TBD 5kg混合,在55℃水浴锅中搅拌24小时;(2)将步骤(1)中得到的混合物,置于55℃的真空干燥器中70分钟,使其中的气体排出,然后装入模具,连通模具一起放置到95℃下130分钟;(3)待混合物变澄清后,在150℃下,加热500分钟;再在165℃下加热固化500分钟,取出得到成品。

实施例5,所述含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法,由以下步骤组成,由以下步骤组成,(1)将双酚A二给水甘油醚100kg、癸二酸100kg和TBD10kg混合,在70℃水浴锅中搅拌30小时;(2)将步骤(1)中得到的混合物,置于60℃的真空干燥器中80分钟,去除气泡,再将混合物装入模具,连通模具一起放置到95℃下135分钟;(3)待混合物变澄清后,在150℃下,加热520分钟;再在170℃下加热固化520分钟,取出得到成品。

将本申请所述含有交联共价网络的新型类玻璃高分子材料的制备方法,其不同原料组成在相同的生产工艺参数下进行生产,并在相同条件下检测其材料极限抗拉强度和断裂应变。

实验组1:双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.3:0.05;

实验组2:双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.4:0.05;

实验组3:双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.5:0.05;

实验组4:双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.6:0.05;

实验组5:双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.7:0.05;

实验组6:双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.75:0.05;

实验组7:双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.8:0.05;

实验组8:双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.9:0.05;

实验组9:双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:1:0.05;

实验组10:双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.75:0.06;

实验组11:双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.75:0.07;

实验组12:双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.75:0.08;

实验组13:双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.75:0.09;

实验组14:双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.75:0.10;

在相同实验环境下,针对上述实验组1-实验组15中的类玻璃高分子材料,断裂应变和极限抗拉强度进行检测,其检测结果如下表2和表3所示。

表2:

断裂应变% 抗拉强度MPa
实验组1 3 55.9
实验组2 4 51.6
实验组3 4 40.4
实验组4 5 22.9
实验组5 91 16.4
实验组6 107 12.69
实验组7 147 8.32
实验组8 195 3.66
实验组9 302 0.86

表3:

断裂应变% 抗拉强度MPa
实验组6 107 12.69
实验组10 107.1 12.70
实验组11 107.2 12.71
实验组12 107.5 12.71
实验组13 107.4 12.72
实验组14 107.6 12.72

由上述实施例检测结果可知,随着双酚A二给水甘油醚与癸二酸相对比例含量的升高,所制备得到的新型类玻璃高分子材料极限抗拉强度不断上升,但是其断裂应变呈现明显的下降趋势。在TBD含量都为0.05占比时,其反应效率相对较高,较为充分。但当极限抗拉强度达到12.69MPa时,也就是实验组6的比例时,断裂应变值也接近了现有材料应用的典型值,当断裂应变值低于典型值时,该材料应用范围较窄,很多领域无法应用。同时实验组10-14虽然具有较好的极限抗拉强度,但是其相比实验组6并不明显,只有略微的增长,但同时其催化剂含量也较高,生产成本大大增加,因此催化剂比例达到0.05时,为本申请的一个最适催化剂比例。由于相比断裂应变值,材料的极限抗拉强度值是本申请中类玻璃高分子材料更加重要的影响因素,因此由上述检测结果可知,实验组6中的比例双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.75:0.05为本申请的最优配比。其中极限抗拉强度达到了12.69MPa,同时断裂应变达到了107%,满足断裂应变的标准值,同时也使得极限抗拉强度具有了显著的提升。相比现有技术及其它配比的实施例都具有较为明显的优势,相比现有技术中的材料具有突出的实质性特点和显著的进步。

分析可能原因,由于双酚A二给水甘油醚与癸二酸在反应过程中不同的反应物比例,以及催化剂含量的不同,导致产生不同分子链的类玻璃高分子材料,因此在不同的双酚A二给水甘油醚:癸二酸配比下,产生了性能具有较大差异的类玻璃高分子材料。当其比例为1:0.75时,其极限抗拉强度与断裂应变都达到了最适要求,如果过低断裂应变值过小,如果过高极限抗拉强度又不足。同时TBD在小于0.05的比例时其产品性能明显较低根本无法满足使用,当超过0.05后其性能稳定,且在超过0.05后材料性能略有提升,但是差异不大,可能是0.05的比例可以使双酚A二给水甘油醚和癸二酸实现充分的反应。另外不同比例的原料在反应后可能使得类玻璃高分子材料包含了一定杂质,同时由于杂质成份的不同,导致产品整体性能产生了较大差距。本申请试验结果表明,双酚A二给水甘油醚:癸二酸:TBD=1:0.75:0.5时,其产品性能最优,也是本申请的最优实施例。该比例生产得到的玻璃高分子材料,性能最优,其生产成本也最低。

通过双酚A二给水甘油醚、癸二酸和TBD的结合,从而使得制备方法工艺更加简单,制备效率更高,实现批量化生产,同时有效消除本申请所述新型类玻璃高分子材料制备过程中有毒物质的释放,从而使得制备得到的新型类玻璃高分子材料,在具有较高的极限拉伸强度的同时,具有较好的断裂应变参数值。

本发明具体应用途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。

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