[发明专利]一种高韧性自催化环氧树脂及制备方法

说明书

本发明涉及一种高韧性自催化环氧树脂及制备方法，由质量分数为1～15份含多种活性官能团的超支化聚硅氧烷和60～90份的双酚A型环氧树脂以及50～60份的酸酐类固化剂组成。由于该树脂体系中的超支化聚硅氧烷既含有叔胺又含有伯胺等活性官能团。因此，一方面，能有效的促进改性树脂体系的固化，降低环氧树脂的固化温度；另一方面，与环氧树脂具有很好的相容性，相当于软质的纳米粒子，不仅能避免固体纳米粒子易于团聚的缺陷，且能同时起到增强增韧的作用。该环氧树脂体系具有韧性高、强度大，固化温度低等特点，在航空航天、电子机械、核工业等领域可作为电子封装材料、集成电路板、透波复合材料等的树脂基体，具有广泛的应用。

技术领域

本发明属于先进高分子材料科学技术领域，涉及一种高韧性自催化环氧树脂及制备方法。

背景技术

环氧树脂(EP)属于三大通用型热固性树脂之一，具有优异的粘接性能、机械性能、电绝缘性能和防腐性能，固化收缩率低，稳定性好，易加工成型且成本低廉，因此，常作为涂覆材料、增强材料、浇铸料、模塑料、胶黏剂和改性剂等应用于电子仪表、航天航空、光学机械、工程技术、土木建筑及电子电气绝缘等领域。然而，环氧树脂中含有大量的环氧基团，使固化物交联密度很高，内应力大，表现出易应力开裂、疲劳寿命短、耐热性和抗冲击韧性差等缺点，难以满足工程技术的要求，使其应用受到很大限制。因此，对环氧树脂进行增韧改性研究具有实际应用价值。

目前，对环氧树脂改性主要有橡胶改性、热塑性树脂改性、液晶聚合物改性以及无机纳米粒子改性等。橡胶增韧环氧树脂，在改善环氧树脂固化物韧性的同时，常常会导致固化物热稳定性和模量的明显下降。热塑性树脂添加到环氧树脂中能提高材料的韧性，还能保持或提升材料的模量和热稳定性。但加入热塑性树脂会使体系粘度变大，存在工艺复杂、难于控制的问题。液晶聚合物在改善环氧树脂韧性的同时，也能提高其热稳定性和模量。但是液晶聚合物合成和原料来源困难、成本较高，且热致性液晶的热变形温度很高，难与通用基体聚合物匹配，造成加工成型困难。无机纳米粒子具有极大的比表面积，表面含有不饱和键或悬空键等特殊结构，因此表面活性较高，能与树脂基体紧密连接。但是常会出现的问题是纳米粒子在树脂中不能很好分散，出现团聚的现象，使树脂体系的各项性能达不到预期的效果。

另外在环氧树脂体系中，固化剂种类繁多。酸酐由于具有使用寿命长，工艺性能好，对皮肤的刺激性小，产物的收缩率低、耐热性能高、机械强度和电性能优良等优点而成为一类重要的固化剂。本专利选择用酸酐类固化剂进行环氧树脂的固化。但固化过程中放热量小，酸酐和环氧树脂的固化速度受到环氧树脂中羟基浓度的支配，羟基浓度低则固化反应缓慢。

但目前制备超支化聚合物的方法，普遍制备步骤繁琐，大量使用溶剂和催化剂，不适合商业的大规模推广生产。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高韧性自催化环氧树脂及制备方法。

技术方案

一种高韧性自催化环氧树脂，其特征在于树脂组份的质量分数为：1～15份含多种活性官能团的超支化聚硅氧烷、60～90份的双酚A型环氧树脂以及50～60份的酸酐类固化剂。

所述含多种活性官能团的超支化聚硅氧烷的结构式为：

其中：超支化聚硅氧烷中含有叔胺和伯胺等活性官能团；

组份为：摩尔比为(1～2):2的3-氨丙基三乙氧基硅烷和N-甲基二乙醇胺。

所述双酚A型环氧树脂采用室温下为液体的环氧树脂。

所述室温下为液体的环氧树脂为：E-51、E-44或E-42。

所述酸酐类固化剂包括甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、正十二烷基丁二酸酐、甲基纳迪克酸酐、十二烯基琥珀酸酐或其他类型的酸酐。