[发明专利]形成固化环氧材料的方法、由其形成的固化环氧材料及结合固化环氧材料的复合材料核

说明书

一种形成固化的环氧材料的方法，包括在加入环氧树脂和固化促进剂之前使亚苯基醚低聚物与酸酐硬化剂预反应，然后将所得的组合物固化。相对于其中在添加硬化剂之前使亚苯基醚低聚物与环氧树脂预反应，以及其中同时混合所有组分的相应方法的相应方法，本方法提供了改善的耐热性和韧性的平衡。固化的环氧材料可以在铝导体复合材料核增强电缆的复合材料核中应用。

技术领域

本发明涉及形成固化的环氧材料的方法、由其形成的固化的环氧材料、在该方法中有用的亚苯基醚低聚物-酸酐反应产物以及结合固化的环氧材料的复合材料核。

背景技术

提高热固性树脂中玻璃化转变温度(T_g)的重要途径是增加网络的交联密度。高官能度环氧树脂已用于增加交联密度并获得高T_g固化材料。Becker已经报道了四官能四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷(TGDDM)和芳香族二胺如二乙基甲苯二胺(DETDA)可以生产T_g值大于200℃的固化材料(O.Becker,R.Varley,G.Simon,Polymer 2002,43卷,4365-4373页)。

通常，较高的交联密度限制了交联位置之间分子链的运动。这种受限制的运动也会导致不希望有的韧性下降。因此，在高T_g和韧性之间存在权衡。因此，配制多官能环氧树脂的挑战是获得高T_g材料，同时保持或增加韧性。

发明内容

一个实施方式是一种形成固化的环氧材料的方法，该方法包含：使亚苯基醚低聚物与酸酐硬化剂反应以形成第一产物；将环氧树脂加入到第一产物以形成第二产物；以及将第二产物固化以形成固化的环氧材料。

另一实施方式是通过权利要求1-17中任一项的方法形成的固化的环氧材料，其表现出通过差示扫描量热法测量的150至250℃的玻璃化转变温度，以及在23℃下通过ASTM D4812-11确定的在23℃下的80至200焦耳/米的无缺口悬臂梁冲击强度。

另一实施方式是使亚苯基醚低聚物与单酸酐反应的产物，其中亚苯基醚低聚物具有平均1.5至3个羟基基团/分子，其中亚苯基醚低聚物与单酸酐以有效于提供0.04:1至0.26:1羟基基团与酸酐基团的初始摩尔比的量反应，并且其中在产物中，亚苯基醚低聚物上至少75摩尔％的羟基已与单酸酐反应。

另一实施方式是一种用于铝导体复合材料核增强电缆的复合材料核，该复合材料核包含：选自由碳纤维、聚(对苯二甲酰对苯二胺)纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维、硼纤维、液晶纤维和聚乙烯纤维组成的组的两种以上类型的纵向取向且基本上连续的增强纤维；和围绕增强纤维的固化的环氧材料，其中固化的环氧材料是包含亚苯基醚低聚物、酸酐硬化剂和环氧树脂的反应组分的产物；其中所述复合材料核具有至少50体积％的纤维。

以下详细描述这些和其他实施方式。

附图说明

图1是浸入80℃水中的固化样品的百分比重量增加对时间的曲线图。

图2是浸入80℃水中的固化样品的样品长度的百分比变化对时间的曲线图。

图3是亚苯基醚低聚物与环氧树脂的反应(比较例17)、环氧树脂与酸酐硬化剂的反应(比较例18)以及亚苯基醚低聚物与酸酐硬化剂的反应(实施例9)的反应程度对时间的曲线图。

图4是在不存在溶剂的条件下亚苯基醚低聚物与酸酐硬化剂反应的反应程度对时间的曲线图。

图5是用于铝导体复合材料核增强电缆的复合材料核(1)的示意性横截面图；玻璃纤维(2)和碳纤维(3)散布在固化的环氧材料(4)中。

图6是用于铝导体复合材料核增强电缆的复合材料核(1)的示意性横截面图；核包含处于固化的环氧材料(4)中的碳纤维(3)的中心区域和处于固化的环氧材料(4)中的玻璃纤维(2)的外周区域。

具体实施方式