[发明专利]一种高强高韧热固性树脂基复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种高分子量嵌段共聚物PS‑b‑PCL‑b‑PDMS‑b‑PCL‑b‑PS及其改性环氧树脂的方法，该嵌段共聚物PS‑b‑PCL‑b‑PDMS‑b‑PCL‑b‑PS具有如式Ⅰ所示的结构：用该嵌段共聚物PS‑b‑PCL‑b‑PDMS‑b‑PCL‑b‑PS改性环氧树脂时，环氧树脂的拉伸强度会大幅提高，同时韧性和动态刚性也得到了提高。

技术领域

本发明涉及一种高分子量嵌段共聚物PS-PCL-PDMS-PCL-PS改性环氧树脂的制备方法及应用。

背景技术

环氧树脂作为一类重要的热固性树脂，由于其优良的性能广泛的应用于各个领域。但高交联度带来的固有脆性及差的阻尼性能限制了其在高性能复合材料中的应用。近年来，嵌段共聚物因其可以在选择性溶剂中形成不同的形状而广受关注，在改性环氧树脂方面也有研究，但很少有报道通过设计嵌段共聚物及其在环氧基体中的形态来获得所需性能的研究。

壳核结构是一种比较经典的增韧环氧树脂的方法。传统的壳核结构是通过乳液聚合反应控制投料比来控制粒子的尺寸大小，一般选用橡胶态的柔性物质为核，刚性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壳，加入到环氧树脂中可以有效的改善环氧树脂的韧性，但其拉伸强度及模量会大大降低。

目前，衡正光等(Heng Z,Zeng Z,Zhang B,et al.Enhancing mechanicalperformance of epoxy thermosets via designing a block copolymer to self-organize into“core–shell”nanostructure[J].RSC Advances,2016,6(80):77030-77036.)人提供了一种低分子量的嵌段共聚物PS-PCL-PDMS-PCL-PS(SLDLS-S)及环氧复合材料的制备方法。在增韧环氧树脂的同时提升了复合材料的拉伸强度，但是效果并不明显，有待进一步改进。

发明内容

本发明通过控制反应时产物不同的投量比来制备高分子量的嵌段共聚物SLDLS(聚苯乙烯-聚己内酯-聚二甲基硅氧烷-聚己内酯-聚苯乙烯)，将其加入到环氧树脂中不仅提高了复合材料的拉伸强度，同时也提升了其韧性及动态刚性。

本发明提供了式Ⅰ所示的嵌段共聚物，

所述嵌段共聚物n为18～645，t为10～706，m为5～100，数均分子量为50000～150000g/mol。

优选地，所述嵌段共聚物n为46～60，t为348～436，m为42，数均分子量为89162～104158g/mol。

优选地，所述嵌段共聚物的分子量分布指数为1～2，优选为1.23～1.52。

优选地，它是由如下原料制备而成：端羟基聚二甲基硅油、己内酯、2-溴异丁基酰溴、苯乙烯。进一步优选地，它是由如下原料制备而成：

1)由端羟基聚二甲基硅油和己内酯生成PCL-b-PDMS-b-PCL，端羟基聚二甲基硅油和己内酯的摩尔比为1.36:(140～237)；

2)PCL-b-PDMS-b-PCL与2-溴异丁基酰溴反应，得Br-PCL-b-PDMS-b-PCL-Br，PCL-b-PDMS-b-PCL与2-溴异丁基酰溴的摩尔比为1：10；

3)Br-PCL-b-PDMS-b-PCL-Br与苯乙烯反应，即得所述嵌段共聚物，Br-PCL-b-PDMS-b-PCL-Br与苯乙烯的摩尔比为0.7：(540～567)。

本发明还提供了一种环氧树脂复合材料，它是以前述的嵌段共聚物作为添加剂，加上环氧预聚体与固化剂，制备得到的环氧树脂复合材料。

优选地，所述嵌段共聚物的添加量为环氧预聚体的1wt％～60wt％，优选为5wt％～20wt％。