[发明专利]一种环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种环氧树脂复合材料及其制备方法，其制备方法是首先制备过氧化磷钨杂多酸相转移催化剂，再制备环氧化SBS；升温固化，最后得环氧树脂复合材料。本发明添加5％环氧化SBS改性环氧树脂可以有效提高环氧树脂复合材料韧性25％，不影响模量和强度，以及透明度。本发明的环氧化SBS会自组装成20‑50nm球形胶束，均匀分散在环氧树脂体系，具有自发性，不需要很强的机械能。

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着纳米技术的进步，各种纳米材料层出不穷，由于具有表面界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应以及其他常规微细粉末所不具备的奇异特性，使其具有广阔的应用领域。相比与传统的橡胶型增韧剂，纳米材料为环氧树脂以及其他高分子材料的改性提供了一个新的方法和途径，避免了以往以牺牲材料刚性、尺寸稳定性以及耐热性等。研究发现，将高强度、高模量的无机刚性粒子添加到环氧树脂中能有效的韧性和刚性，如纳米TiO₂，Al₂O₃,SiO₂，粘土，CaCO₃，炭黑，碳纳米管，石墨烯等。通常该类材料大体上分为微米级或纳米级，其加入环氧树脂体系后会引起体系粘度增大，透明度下降等问题，最终对力学性能的影响很大程度上取决于在树脂体系中的分散效果。专利CN107778893 A中利用纳米二氧化钛和无机纳米粒子填充废塑料制备纳米复合材料，提高基材强度的同时会损失复合材料的透明度。专利CN 104725782 A利用羧基丁腈弹性纳米粒子、丁腈弹性纳米粒子、羧基丁苯弹性纳米粒子、丁苯吡弹性纳米粒子中一种或几种的组合改性环氧树脂在提高冲击强度和热变形温度的同时，损失体系的弯曲模量和弯曲强度。专利CN 104530693 A中用纳米粉体分散于乳液中改性长玻纤，然后用于改性PA6，提高了复合材料的拉伸强度，弯曲强度，弯曲模量和冲击强度，但是过程比较复杂不利于改性环氧树脂。

本发明基于两性嵌段高分子具有自组装成纳米结构的特点，经过化学改性赋予其反应活性的功能，更具有普适性和应用性。SBS是聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段热塑性弹性体的简称，它具有热塑性塑料和硫化橡胶的双重特性，其在粘合剂、密封胶、涂料、鞋、沥青改性和聚合物改性等领域有着广泛的用途，是目前世界上产量最大的热塑性弹性体。SBS自身结构中的聚丁二烯(PB)段上存在大量双键官能团，耐老化性能差，对光、热、氧敏感，会发生黄变、硬化、交联等问题，同时耐油性和力学强度不足，影响了SBS在各方面的应用。本发明正是利用聚丁二烯(PB)段双键的化学反应性加以改性，将部分双键改性为环氧基团，不仅提高了抗老化性，更提高了其与环氧树脂的化学相容性。有研究人员采用脂肪酸有机溶剂以双氧水为氧源环氧化SBS，该方法存在副反应，不利于环氧化程度的控制。专利CN102675569A采用甲酸/环己烷/相转移试剂体系以双氧水为氧源，对SBS进行了环氧化改性，制得环氧值为1-10％的环氧化SBS(eSBS)，提高了各方面的性能，该方法是否存在着副反应未见详细讨论。环氧化改性SBS着实是提高SBS各种性能，拓展应用领域的有效方法。反应条件温和，无副反应，无环境污染，是当下绿色化学发展的要求，因此，开发环氧化率可控的改性SBS的方法具有重要意义。而利用环氧化SBS改性环氧树脂更有实际应用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环氧树脂复合材料及其制备方法。

为实现上述本发明的目的，本发明的技术方案如下：

一种环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)用双氧水、钨酸在加热下反应，过滤，加入磷酸，搅拌，向滤液中滴加C_nH_2n+4NCl溶液，搅拌，静置分层取下层溶液，减压蒸馏后得到过氧化磷钨杂多酸相转移催化剂，所述C_nH_2n+4NCl溶液中38≥n≥16。