[发明专利]增韧环氧树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的增韧环氧树脂及其制备方法，属于新型功能高分子材料及其制备方法技术领域。 

背景技术

固化后的环氧树脂是一种具有交联网状结构的高分子材料，刚性大、硬度大，具有优异的介电性能及化学稳定性，因此常用作复合材料基体材料。但先进复合材料基体尤其是航空航天用复合材料基体对树脂的韧性有着较高的要求。但固化后的环氧树脂存在质脆、耐冲击性差的缺点，这在很大程度上影响了其在风电、航空航天等领域的应用。 

目前，环氧树脂的增韧方法主要包括橡胶增韧（参看公开号为CN 85103888 A及CN 86108464 B的中国专利）、热塑性树脂增韧（参看专利TW20090115830以及The Journal of Adhesion, 2010, 86: 726-741.）、刚性粒子增韧（参看专利US201113334468以及Composites Crystals and Liquid Crystals, 2011,539: 190-195.）、核壳粒子聚合物增韧（参看专利CN102850520 A）、液晶聚合物增韧（参看化学与粘合, 2010, 6（32):50-54.）等。

橡胶与环氧树脂的相容性好，价格较低，来源广泛，是最早用于环氧树脂增韧的一种方法，也是目前应用较多的环氧树脂增韧剂。但是环氧树脂中存在未溶的橡胶会导致增韧后的环氧基体耐热性能和力学性能降低，因而限制了其在高端领域的应用。热塑性树脂因其自身优异的耐热性能和力学性能成为环氧树脂增韧改性的新宠。但是，高性能热塑性树脂通常需要极强的溶剂或高温环境下才能溶解于环氧树脂中，且其粘度大，添加量过大会影响环氧树脂基体的工艺性能。热致液晶聚合物、核壳粒子聚合物、互穿聚合物网络、柔性链段固化剂等方法对环氧树脂的增韧效果明显，但目前都正处于探索阶，离工业化应用还有一定距离。

发明内容

本发明的目的是提供一种即能提高韧性又不会对环氧树脂的力学性能造成影响且易于工业应用的增韧环氧树脂。本发明的另一个目的是提供一种上述增韧环氧树脂的制备方法。 

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种增韧环氧树脂，其特征在于，重量配比为：100重量份的环氧树脂单体、10~30重量份的固化剂及1~4重量份的沥青。

本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的增韧环氧树脂的制备方法，其特征在于，步骤为：

    第一步、将100重量份的环氧树脂单体和1~4重量份的沥青在130℃下搅拌混合均匀，形成中间混合物；

第二步、待中间混合物冷却至室温后，再加入10~30份的固化剂搅拌均匀，形成最终混合物；

第三步、将最终混合物倒入已经预热好的模具中，抽真空30min，脱除最终混合物中的气泡；

第四步、脱泡后，在60~120℃固化2~4h，再在150~180℃固化0~5h，脱模，得到如权利要求1所述的增韧环氧树脂。

优选地，所述环氧树脂单体为分子中含有两个或两个以上的环氧基团的有机化合物中的任一种。

优选地，所述沥青是一种广泛用于道路建设的液体石油沥青，其针入度在50～90mm之间，软化点在40～70℃之间，闪电温度200～400之间。

沥青分子结构中含有饱和、不饱和键，苯环结构，与传统的橡胶分子结构相似。沥青具有黏性和弹性，其表现为流动性和抗流动性。高温下，黏性占主导地位。沥青易流动；低温下，弹性占主导地位，沥青表现出抗流动性。在此之前环氧树脂是沥青常用的改性剂。研究发现，固化前，沥青和环氧树脂因溶解度参数差距较大而相容性很差，但是在加入固化剂固化后，两者的相容性变好，沥青被环氧树脂的交联网状结构紧紧固定，且沥青的加入能降低环氧树脂的固化放热。沥青首次作为环氧树脂的增韧剂，相对于其它环氧树脂增韧剂，其来源广泛，成本较低，增韧效果好，是比较理想且具有潜力的环氧树脂增韧剂。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

（1）本发明提供的新型增韧环氧树脂在保证理想的热学性能及拉伸性能的前提下，实现了韧性的大幅度提高。

（2）本发明提供的新型增韧环氧树脂所用的增韧剂沥青与环氧树脂的相容性好，且相对于其他增韧剂，其用量少。

（3）本发明提供的新型增韧环氧树脂所用的增韧剂沥青来源广泛，价格低廉，对环境和人体无害，且操作工艺简单，易于控制。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例作详细说明如下。以下实施例中涉及的结构与性能测试按如下方法进行：