一種韌性環氧樹脂固化體系及其制備方法技術

本發明專利技術屬于高分子材料技術領域，涉及一種韌性環氧樹脂固化體系及其制備方法。該高分子材料由包含以下重量份的組分制成：100份環氧樹脂、8～120份固化劑、0～1.5份促進劑和5～55份熱塑性塑料。本發明專利技術中環氧樹脂固化體系中選擇高韌性和高耐熱性的熱塑性工程塑料增韌環氧樹脂，可以在不降低或較少降低力學性能和熱性能的前提下實現環氧樹脂固化增韌。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術屬于高分子材料
，涉及。該高分子材料由包含以下重量份的組分制成：100份環氧樹脂、8～120份固化劑、0～1.5份促進劑和5～55份熱塑性塑料。本專利技術中環氧樹脂固化體系中選擇高韌性和高耐熱性的熱塑性工程塑料增韌環氧樹脂，可以在不降低或較少降低力學性能和熱性能的前提下實現環氧樹脂固化增韌。【專利說明】
本專利技術屬于高分子材料
，涉及一種韌性環氧樹脂固化體系及其制備方 法。
技術介紹
碳纖維增強環氧樹脂復合材料是以環氧樹脂樹脂為基體，碳纖維為增強體的高性 能復合材料，主要應用于航天航空、交通、醫療、能源及體育休閑等領域。隨著航天航空等科 技的不斷進步，碳纖維增強環氧樹脂復合材料日益受到人們的重視，但是沖擊韌性較差的 弱點也影響了它的廣泛應用。因此，環氧樹脂基體及其復合材料越來越向著高韌的方向發 展。 通用型環氧樹脂固化后較脆、沖擊韌度、抗彎強度及耐熱性能較差，環氧樹脂基體 的增韌主要有橡膠增韌和熱塑性工程塑料增韌兩種方法。橡膠增韌最常用的是液體橡膠， 從20世紀60年代中期起人們開始用液體橡膠增韌環氧樹脂，橡膠通過其活性端基直接參 與環氧樹脂的固化反應，并能與環氧體系形成立體網狀結構，從而起到增韌的效果。 由于橡膠改性的環氧樹脂玻璃化溫度較低，特別在為得到較好韌性和斷裂強度而 提高橡膠含量時，這種現象尤為顯著，為在不降低力學性能和熱性能的前提下實現環氧樹 脂固化增韌，近年來又發展了用耐熱性高和力學性能良好的熱塑性塑料增韌環氧樹脂。 高韌性和高耐熱性的熱塑性工程塑料增韌高性能的環氧樹脂是當今工業化發展 的方向，但熱塑性工程塑料加入樹脂體系粘度劇增導致成型加工困難，而且分散性也較差， 熱塑性工程塑料顆粒或溶劑法膜的制備工藝復雜，與工業化的實際應用還存在著較大的差 距。因此，開拓環氧樹脂及其復合材料增韌的新方法，是適應我國碳纖維增強環氧樹脂復合 材料發展的迫切需要。 為了充分發揮熱塑性工程塑料對環氧樹脂的增韌效果，本專利先將熱塑性工程塑 料配成溶液，再將環氧樹脂體系與之混合，攪拌均勻，然后再將溶劑脫去，制備成樹脂膠液， 從而解決樹脂體系粘度高，加工困難，分散不好的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述環氧樹脂現有增韌技術存在的缺陷而提供一種 韌性環氧樹脂固化體系及其制備方法。 為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案： 本專利技術中選擇了熱塑性工程塑料作為增韌劑，選擇合適的溶劑，將熱塑性工程塑 料配制成溶液，再與環氧樹脂、固化劑和促進劑混合均勻，然后脫除溶劑，澆注到模具中，固 化，制得高韌性環氧樹脂固化物。 一種韌性環氧樹脂固化體系，由包含以下重量份的組分制成： 環氧樹脂 100份， 固化劑 8?120份， 促進劑 0?1.5份， 熱塑性塑料 5?55份。 所述的環氧樹脂為縮水甘油醚型、縮水甘油酯型或縮水甘油胺型環氧樹脂，優選 AG-80、AFG-90、E-20、E-31、E-44、E-51、F-44、F-46、F-51 或TDE-85 中的一種或一種以上。 所述的固化劑為胺類固化劑或酸酐類固化劑，優選雙氰胺、三氟化硼單乙胺、間苯 二胺、二氨基二苯甲烷、4, 4'-二氨基二苯砜、甲基納迪克酸酐、十二烷基琥珀酸酐或甲基 六氫鄰苯二甲酸酐。 所述的促進劑為咪唑類或季銨鹽類促進劑，優選2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪 唑或芐基三乙基氯化銨，其重量份數優選0. 5?1. 5份。 所述的熱塑性塑料為熱塑性工程塑料，優選為聚醚酰亞胺（PEI)、聚砜（PSF)、聚 醚砜（PES)、聚醚醚酮（PEEK)或聚醚酮（PEK)。 一種上述韌性環氧樹脂固化體系的制備方法，包括以下步驟： (1)將5?55份熱塑性塑料溶解在溶劑中，配成熱塑性塑料溶液，然后將100份環 氧樹脂、8?120份固化劑和0. 5?1. 5份促進劑加入上述溶液，并混合均勻； (2)除盡步驟（1)中溶液的溶劑得到樹脂體系，再將該樹脂體系倒入模具中，進行 固化反應，得到環氧樹脂；冷卻至室溫。 所述的步驟（1)中溶劑選自N，N_二甲基乙酰胺、N，N_二甲基甲酰胺或N-甲 基-2-吡咯烷酮中的一種。 所述的步驟（1)中熱塑性塑料的濃度為0. 5?10wt%。 所述的步驟（2)中脫溶劑條件：先在120?140°C常壓下除溶劑15?30min，再在 120?140°C真空下除溶劑10?20min。 所述的步驟（2)中的熱壓固化條件為：固化溫度為120?180°C，固化時間為4h? 10h。 與現有技術相比，本專利技術具有以下優點和有益效果： (1)由于橡膠改性的環氧樹脂玻璃化溫度較低，特別在為得到較好韌性和斷裂強 度而提高橡膠含量時，這種現象尤為顯著，本專利技術中選擇高韌性和高耐熱性的熱塑性工程 塑料增韌環氧樹脂，可以在不降低或較少降低力學性能和熱性能的前提下實現環氧樹脂固 化增韌。 (2)熱塑性工程塑料加入樹脂體系粘度劇增導致成型加工困難，而且分散性也較 差，本專利選擇合適的溶劑，將熱塑性工程塑料配制成溶液，再與環氧樹脂、固化劑和促進 劑混合均勻，然后脫除溶劑，澆注到模具中，固化，制得高韌性環氧樹脂固化物，從而解決樹 脂體系粘度高，加工困難，分散不好的問題。 【具體實施方式】 下面結合實施例對本專利技術作進一步的說明，其中環氧樹脂固化物的彎曲性能測試 參考標準GB/T2570-1995,沖擊性能參考標準沖擊韌性GB/T2571-1995,斷裂韌性參考標準 ASTME-399 和GB4161-84。 實施例1 (1)將5份熱塑工程性塑料聚醚酮（PEK)溶解在N，N-二甲基甲酰胺溶劑中，配成 0. 5wt%溶液，然后將55份環氧樹脂E-44、20份環氧樹脂F-44、25份環氧樹脂E-20、8份固 化劑雙氰胺和0. 5份促進劑2-甲基咪唑加入上述溶液，并混合均勻； (2)將（1)中的溶液在120°C常壓下除溶劑15min，再在120°C真空下除溶劑lOmin， 將除盡溶劑的樹脂體系倒入模具中，然后在120°C/2h+160°C/2h下固化反應；將固化好的 環氧樹脂冷卻至室溫，取出，測其力學性能，如表1所示。 實施例2 (1)將8份熱塑工程性塑料聚醚酰亞胺（PEI)溶解在N，N-二甲基乙酰胺溶劑中， 配成1.Owt%溶液，然后將60份環氧樹脂E-31、15份環氧樹脂E-51、25份環氧樹脂F-51和 22. 2份固化劑三氟化硼單乙胺加入上述溶液，并混合均勻； (2)將（1)中的溶液在一定的130°C常壓下除溶劑20min，再在130°C真空下除溶 劑15min，將除盡溶劑的樹脂體系倒入模具中，然后在130°C/2h+170°C/2h下固化反應；將 固化好的環氧樹脂冷卻至室溫，取出，測其力學性能，如表1所示。 實施例3 (1)將12份熱塑工程性塑料聚砜（PSF)溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮溶劑中，配成 2.Owt%溶液，然后將50份環氧樹脂E-51、50份環氧樹脂E-20和22. 2份固化劑4, 4'-二 氨基二苯砜加入上述溶液，并混合均勻； (2)將（1)中的溶液本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種韌性環氧樹脂固化體系，其特征在于：由包含以下重量份的組分制成：環氧樹脂?????????????????????????100份，固化劑???????????????????????????8～120份，促進劑???????????????????????????0～1.5份，熱塑性塑料???????????????????????5～55份。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊桂生，劉明昌，
申請(專利權)人：上海杰事杰新材料集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31