[发明专利]一种新型螺环化合物在环氧树脂体系的应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型螺环化合物-螺环四甲酸二酐（2,4,8,10-四羰基-3,9-二氧杂螺环[5.5]十一烷）在环氧树脂体系的应用方法。 

背景技术

热固性环氧树脂在固化过程中会发生体积收缩（体积收缩率2～5%），这对环氧树脂及其复合材料而言是致命的缺陷。它会造成材料强度下降，甚至导致材料产生微裂纹或开裂、尺寸不稳定或胶接接头的脱胶等缺陷。在实际应用中，用作应力敏感电子元器件的环氧树脂灌封材料的残余应力会使电子元器件的性能变劣、参数漂移。残余应力也会使胶接接头或树脂、纤维界面容易受氧、水等环境因素的攻击，从而大大降低了材料的使用寿命。因此，降低热固性树脂固化收缩率的研究一直是该领域研究的热点。 

为解决环氧树脂固化时的体积收缩问题，许多学者进行了不懈的努力，但是一般只能降低而不能完全消除体积收缩。从理论上讲，膨胀单体是从根本上解决环氧树脂体系体积收缩问题的最有效方法。但是迄今为止，已发现的膨胀单体还局限在具有双环原酸酯(Bicyclic Ortho Ester)、螺环原酸酯(Spiro Ortho Ester)和螺环原碳酸酯(Spiro Ortho Carbonate)等结构的化合物。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种新型螺环化合物-螺环四甲酸二酐（2,4,8,10-四羰基-3,9-二氧杂螺环[5.5]十一烷）在环氧树脂体系的应用方法，以降低环氧树脂及其复合材料在固化过程中的体积收缩率，环氧树脂体系体积收缩率降低至0～0.5%。 

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为： 

一种螺环化合物2,4,8,10-四羰基-3,9-二氧杂螺环[5,5]十一烷，它的分子式为C₉H₈O₆，结构式为

上述新型螺环化合物-2,4,8,10-四羰基-3,9-二氧杂螺环[5.5]十一烷在环氧树脂体系的应用方法，其步骤如下： 

（1）按照2,4,8,10-四羰基-3,9-二氧杂螺环[5.5]十一烷用量是环氧树脂质量的20～40%，将两者混合均匀，并成型后，加热至120～200℃固化4～8h； 

（2）后固化：先于150～170℃固化2～4h；接着于180～200℃固化2～4h；继而于210～230℃固化2～4h，环氧树脂在固化过程中的体积收缩率降低至0～0.5%。 

按上述方案，所述成型为浇注成型、注射成型、缠绕成型、手糊成型、拉挤成型中的任意一种。 

按上述方案，所述环氧树脂包括E44、E51、E54、E20、E12等环氧树脂。 

上述新型螺环化合物2,4,8,10-四羰基-3,9-二氧杂螺环[5,5]十一烷在环氧树脂体系的另一种应用方法，其步骤如下： 

（1）按照DMP-30促进剂的用量是环氧树脂质量的1～3%，2,4,8,10-四羰基-3,9-二氧杂螺环[5,5]十一烷的用量是环氧树脂用量的30～50%备料，将固化剂2,4,8,10-四羰基-3,9-二氧杂螺环[5,5]十一烷和环氧树脂用有机溶剂溶解后，加入促进剂、填料混合均匀，成型后，室温固化6～12h； 

2）后固化：先于150～170℃固化2～4h；接着于180～200℃固化2～4h；继而于210～230℃固化2～4h，环氧树脂在固化过程中的体积收缩率降低至0～0.5%。 

按上述方案，所述成型为浇注成型、注射成型、缠绕成型、手糊成型、拉挤成型中的任意一种。 

按上述方案，所述有机溶剂为丙酮、无水乙醇、邻苯二甲酸二丁酯、甲苯中的一种或者任意几种。 

按上述方案，所述促进剂为DMP-30。 

按上述方案，所述有机溶剂的用量视实际情况而定，本发明有机溶剂的用量为环氧树脂质量的50%。 

按上述方案，所述填料为氢氧化铝、轻质碳酸钙等，具体用量视实际情况而定，本发明填料的用量为环氧树脂质量的5%。 

按上述方案，所述环氧树脂包括E44、E51、E54、E20、E12、CYD128等环氧树脂。