[发明专利]一种星形聚丙烯酸酯/环氧树脂共混物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工材料领域，涉及到利用引发剂连续再生催化剂原子转移自由基聚合，即Initiators for continuous activator regeneration atom transfer radical polymerization(ICAR ATRP)，合成一种星形聚丙烯酸酯并用于增韧环氧树脂，具体为一种星形聚丙烯酸酯/环氧树脂共混物及其制备方法。

背景技术

环氧树脂是一种广泛应用于机械、化工、航空航天等工业部门的热固性树脂，具有收缩率小、易于加工成型、粘接性、耐热性、耐化学药品性以及机械性能和电气性能优良的特点。由于环氧树脂的固化物呈三维网状结构，交联密度较大，因此，其具有内应力大、质地脆、抗冲击强度差的特点，这些特点限制了其在更高领域层次上应用。

近年来，相关专家针对环氧树脂的增韧进行了一系列的研究和报道，主要研究成果为：利用热塑性树脂和环氧树脂共混、利用弹性体和环氧树脂形成互穿网络聚合物体系、利用热致液晶聚合物对环氧树脂增韧改性、利用刚性高分子原位聚合增韧环氧树脂等。中国专利CN101397393A公开了一种增韧环氧树脂复合材料的制造方法，其技术方案是通过改变超支化聚酰胺酯与环氧树脂的比例进行共混，从而改善产品的多种性能。文献《超支化聚酰胺酯增韧环氧树脂的性能研究》（中国胶粘剂2009，18（03）：5-8）报道，以四氢甲基苯酐（MeTHPA）为固化剂，超支化聚酰胺酯（HBP）为增韧剂，制备了HBP/MeTHPA环氧树脂（EP）固化体系，当w（HBP）=10%时力学性能最佳，冲击强度和拉伸强度分别增加了142.7%和34.4%，储能模量在玻璃态时均明显提高，但玻璃化转变温度（T_g）有所下降。中国专利CN102516717A公开了一种热塑性弹性体增韧环氧树脂、制备及应用，所述的热塑性弹性体采用苯乙烯类、烯烃类、双烯类、氯乙烯类和乙烯类弹性体的一种或多种共聚物、混合物、改性物或再生物，再添加相容剂、助剂进行增韧，有效地改善环氧树脂的脆性，但由于热塑性弹性体的耐温性能较差，这严重影响了后期复合材料固化物的玻璃化转变温度。文献《聚丙烯酸酯液体橡胶增韧环氧树脂体系研究》（热固性树脂2008，23（03）：10-13）报道，当丙烯酸酯液体橡胶质量分数为15%时，共混物中海岛相区的尺寸为1μm左右，共混体系的冲击强度增加151.8%，但玻璃化温度下降11.3℃。上述文献报道中存在的问题是：有的增韧环氧树脂的方法可使冲击强度成倍地提高，但模量、耐热性能、拉伸性能均有所下降；有的改性方法合成和原料来源困难；有的工艺条件比较复杂；有的增韧剂会使环氧树脂粘度明显增大。

丙烯酸酯分子易于设计，成本低，且聚丙烯酸酯的主链上不含有双键，具有良好的抗热氧化、抗老化性能，与环氧相容性好，玻璃化温度低的柔性聚丙烯酸酯是环氧树脂良好的增韧改性材料。星形聚合物是指支化分子中间有一个核与其相连多个臂且每个臂长基本一致的聚合物。由于其具有独特的结构和良好的相容性，其在一个单分子上有更多的功能性端基，且黏度低、活性高，因此其可以用作环氧树脂的改性剂。合成星型聚合物的常用方法是采用多官能团引发剂单体的ATRP（Atom Transfer Radical Polymerization）聚合，但常规ATRP的过渡金属催化剂存在用量大（约占摩尔数的1%）及聚合后不易从聚合物中脱除的问题。因此，开发一种可有效地改善环氧树脂的脆性，提高了环氧树脂的韧性，同时提高固化树脂的玻璃化转变温度的星形聚丙烯酸酯/环氧树脂共混物及其制备方法是当前研究的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种星形聚丙烯酸酯/环氧树脂共混物及其制备方法，该制备方法可有效地改善环氧树脂的脆性，提高了环氧树脂的韧性，同时提高固化树脂的玻璃化转变温度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：1.一种星形聚丙烯酸酯/环氧树脂共混物的制备方法，该制备方法具有如下制备步骤：

（1）按重量份数计，准备如下物料：环氧树脂（EP）100份；固化剂35-40份；星形聚丙烯酸酯增韧剂5-20份；

（2）将步骤（1）所述的原料在120℃加热搅拌至透明，抽真空除去气泡，倒入烧杯，放入真空烘箱继续抽真空，直到不再冒气泡为止；

（3）将混和均匀的物料缓慢浇注到预热并涂有脱模剂的不锈钢模具中，125℃-135℃固化1.5-2.5h，165℃-175℃固化3.5-4.5h后，自然冷却脱模，得到固化后的样板，待测；