[发明专利]一种含有双环戊二烯脂环结构的增韧环氧树脂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂组合物，尤其是一种含有双环戊二烯脂环结构的增韧环氧树脂组合物及其制备方法。 

背景技术

环氧树脂是典型的高性能热固性树脂，是聚合物基复合材料中最常用的树脂基体之一，交联后的网状结构赋予其优良的尺寸稳定性，具有良好的粘结、力学、耐热等一系列优异的性能，在机械、电子、航空航天、交通运输、体育用品、涂料等诸多领域得到了广泛地应用。但是环氧树脂最大的弱点是韧性较差，固化后的树脂质脆、耐冲击性能差，且容易开裂，因此在很大程度上制约了其在高耐冲击性及耐断裂性场合中的应用，不能有效发挥碳纤维的性能，其碳纤维复合材料在承受载荷时往往由于环氧树脂的过早失效导致复合材料的破坏。提高环氧树脂的韧性，对其进行增韧改性一直是相关领域的重要的研究方向，兼具韧性、强度、耐热性和优良加工性能的环氧树脂成为环氧树脂改性的主要研究目标。

双环戊二烯（DCPD）是环戊二烯的二聚体，主要来自于乙烯裂解的副产C5 馏分和煤炭焦化副产轻苯馏分，高纯度双环戊二烯室温下为无色液体，含有杂质时为浅黄色至黄褐色油状液体，有刺激性气味，不溶于水，可溶于醇、醚等有机溶剂。而且DCPD资源丰富，价格优廉，在有机合成和改性中的应用越来越广泛，具有巨大的可研究潜力和发展前景。

本次发明的目的是提供一种含有双环戊二烯脂环结构的增韧环氧树脂组合物，通过引入双环戊二烯脂环结构而改善环氧树脂的韧性。双环戊二烯可与酸发生加成反应，可作为加成法的链终止剂，对部分酸分子的一端进行封端，封端后的酸分子化合物再与环氧树脂反应，就可减少环氧树脂固化物中的三维立体交联结构，增加链状结构，可按照需要在一定程度上减小树脂硬度而增加树脂的韧性。同时，由于环氧树脂固化物中含有双环戊二烯脂环结构，具有低的吸水率、良好的气干性和耐水防潮性能。 

发明内容

本发明的目的是提供一种含有双环戊二烯脂环结构的增韧环氧树脂组合物。

一种含有双环戊二烯脂环结构的增韧环氧树脂组合物，其成分包括：环氧树脂100份，酸酐固化剂25-50份，双环戊二烯10-25份，促进剂0.5-5份。

本发明所述的环氧树脂选自：缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、脂环类环氧树脂中的一种或几种。优先选择缩水甘油胺类环氧树脂或缩水甘油胺类环氧树脂和缩水甘油酯类环氧树脂的组合，其组合质量比为：5:5-7:3。

所述环氧树脂也可以为缩水甘油胺类环氧树脂和缩水甘油醚类环氧树脂的组合，所述缩水甘油醚类环氧树脂优选为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂；缩水甘油胺类环氧树脂和缩水甘油醚类环氧树脂的组合质量比为：5:5-7:3。

本发明所述酸酐固化剂为加成聚合型固化剂的一种，选自：顺丁烯二酸酐（MA）、邻苯二甲酸酐（PA）、四氢苯二甲酸酐（THPA）、六氢邻苯二甲酸酐（HHPA）、甲基四氢邻苯二甲酸酐（MeTHPA）、甲基六氢邻苯二甲酸酐（MeHHPA）、甲基纳迪克酸酐（MNA）、十二烯基琥珀酸酐（DDSA）、氯菌酸酐（HET）、邻苯四甲酸酐（PMDA）、苯酮四酸二酐（MTDA）、乙二醇双偏苯三酸酐（TMEG）、甲基环乙烯基四酸二酐（MCTC）、偏苯三甲酸酐（TMA）、聚壬二酸酐（PAPA）等中的一种或几种。

本发明所述的双环戊二烯主要为DCPD单体，DCPD单体主要来自于乙烯裂解的副产C5 馏分和煤炭焦化副产轻苯馏分，常温下高纯品DCPD为无色液体，有刺激性气味。

本发明所述的促进剂选自：叔胺、苄基二甲胺、2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚（DMP-30）、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2,4-二甲基咪唑等中的一种。

本发明所述的含有双环戊二烯脂环结构的增韧环氧树脂组合物的制备方法，具体制备步骤如下：

（1）将环氧树脂在80-120℃加热搅拌至形成透明溶液；

（2）按配比将酸酐固化剂与双环戊二烯混合，搅拌均匀；

（3）氮气环境下加热升温，并在90℃之前滴加2-4份蒸馏水；

（4）继续升温至120℃至140℃，反应2小时至3小时；

（5）将混合溶液加入到树脂中并添加促进剂，充分搅拌；

（6）浇注固化。

本发明具有以下有益效果：

（1）双环戊二烯可作为加成法的链终止剂，减少环氧树脂固化物中的三维立体交联结构，增加链状结构，可按照需要在一定程度上减小树脂硬度而增加树脂的韧性。同时又可以保持环氧树脂性能。