[发明专利]含羧基侧基超支化聚芳醚共聚物固化改性环氧树脂组合物、其制备方法和应用

说明书

本发明提供含羧基侧基超支化聚芳醚共聚物固化改性环氧树脂组合物，主要包括含羧基侧基聚芳醚共聚物，环氧树脂，固化剂，固化促进剂。本发明还提供了该环氧树脂组合物的制备方法和应用，包括将含羧基侧基聚芳醚共聚物、环氧树脂、固化剂和固化促进剂混合加入有机溶剂，搅拌加热，程序性升温，所得环氧树脂组合物与无机物混合、固化、模压制备环氧树脂基复合材料。利用本发明方法制备的环氧树脂组合物的韧性得到显著改善，模量、耐热性和绝缘性有明显的提高，在航空航天，特种电子绝缘材料，耐高温涂料，层压板和先进复合材料等领域具有广泛的用途。

技术领域

本发明属于高分子材料科学技术领域，涉及一种采用含羧基侧基超支化聚芳醚酮改性环氧树脂的方法。

背景技术

环氧树脂(EP)是一种重要的热固性高分子材料，具有优异的力学性能，电绝缘性能，耐高低温性，粘接性，耐磨性，化学稳定性，以及易加工成型，较好的应力传递和成本低廉等优点，在航空航天，建筑，机械，电子仪表，轻工，结构胶黏剂，涂料，电子电器绝缘材料以及先进复合材料等领域中得到了广泛应用。然而由于其固化后交联密度高，存在内应力大，质脆，耐疲劳性，耐热性，耐冲击性差等缺点，在某些高技术领域的使用中受到很大程度的限制。

为了改善环氧树脂的韧性，国内外工业技术界和学术研究界做了大量的研究的工作。上世纪六十年代，橡胶弹性体开始用于增韧环氧树脂。用橡胶对环氧树脂增韧改性，可以降低内应力，增加韧性，提高耐水，耐候等性能，但是同时降低了体系弹性模量，屈服强度，耐热性以及耐蠕变性。为了解决这一问题，国内外学者从上世纪八十年代开始采用热塑性树脂对环氧树脂进行增韧改性，热塑性聚合物具有韧性好，模量高和耐热性较高等特点，因此用热塑性聚合物来改性环氧树脂，不仅能改进环氧树脂的韧性，而且还不降低环氧树脂的模量和耐热性，这种改性树脂用于高性能复合材料基体，可提高复合材料的耐疲劳性能，冲击韧性，横向拉伸和层间剪切强度，并能提高其使用温度。用于增韧环氧树脂的热塑性树脂主要有聚砜(PSF)，聚醚砜(PES)，聚醚酰亚胺(PEI)，聚碳酸酯(PC)，聚芳醚酮(PAEK)，聚苯醚(PPO)等。它们或者以热熔化的方式，或者以溶液的方式掺入环氧树脂中。然而，目前国内外以高性能热塑性树脂对环氧树脂的增韧改性中，都是把热塑性树脂作为改性剂以第三组分的身份加入到环氧树脂和固化剂的体系中进行共混。但是，在共混改性体系中，作为分散相的热塑性树脂与环氧树脂基体界面间作用力弱，相容性差，从而影响体系的稳定性，尤其在有效阻止或桥接基体中微裂纹的生长方面还不尽人意，对于提高增韧效果不很理想。并且，惰性的热塑性改性剂加入到环氧树脂和固化剂体系中，起到了对反应基团的稀释效应，降低了环氧树脂和固化剂的固化反应速率，阻碍了固化反应的进行。

发明内容

为了解决现有技术中环氧树脂改性过程中增韧效果差、稳定性不好、相容性差等问题，本发明采用含羧基侧基的超支化聚芳醚共聚物作为环氧树脂的增韧剂来改性环氧树脂，利用超支化聚芳醚共聚物的羧基侧基与环氧树脂中的环氧基反应而使二者发生交联固化，得到一种兼具热塑性材料和热固性材料优点的交联树脂。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：含羧基侧基超支化聚芳醚共聚物固化改性环氧树脂组合物，主要由含羧基侧基聚芳醚共聚物，环氧树脂，固化剂，固化促进剂组成，其中环氧树脂的环氧基团数与含羧基侧基聚芳醚共聚物的羧基基团数之比为100：1～1：100，环氧树脂与固化剂的重量比为1：10～60：1，固化促进剂的量为环氧树脂组合物总重量的0.1％～4％；所述的含羧基侧基聚芳醚共聚物具有式(Ⅰ)的结构；

其中，A为

B为中的一种；

C为

中的一种。

优选的，所述的环氧树脂的环氧基团数与含羧基侧基聚芳醚共聚物的羧基基团数之比为1：1.2～1：0.6；环氧树脂与固化剂的重量比为1：0.2～1：20；固化促进剂的质量百分比为环氧树脂总重量的0.1％～3％。