[发明专利]一种功能化苯乙烯系热塑弹性体增韧环氧树脂及其制备方法

说明书

本发明提供一种功能化苯乙烯系热塑弹性体增韧环氧树脂及其制备方法，属于环氧树脂增韧改性技术领域。所述的增韧环氧树脂是通过功能化苯乙烯系热塑性弹性体对环氧树脂进行改性得到的，其效果和益处为：充分利用苯乙烯系热塑弹性体中间嵌段功能化基团，有效地改善苯乙烯系热塑弹性体与环氧树脂之间的界面相容性，提高环氧树脂的韧性及抗冲击性能。

技术领域

本发明属于环氧树脂增韧改性技术领域，涉及一种以功能化苯乙烯系热塑 弹性体增韧环氧树脂及其改性方法。

背景技术

在高分子材料领域，环氧树脂凭借其良好的耐腐蚀等诸多性能而被广泛应 用。同时环氧树脂同时也存在一些劣势，像质脆、耐热性差等。传统的改性方 法主要是利用弹性体增韧以及塑料增韧。但是在当今社会，我们仍需一种全新 的改性方法，并赋予其更优异的热力学性能和/或新的功能。相比之下，以嵌段 共聚物为模板制备纳米结构环氧树脂复合材料技术备受关注，其通过嵌段共聚 物在环氧树脂中的微相分离行为，控制复合体系在纳米尺度上有序或无序微相 结构的形成，实现调控并优化环氧树脂性能的目标，对进一步拓展环氧树脂的 应用具有十分突出的实际意义。

作为环氧树脂纳米微相结构的模板，苯乙烯系热塑弹性体凭借其价格低廉， 工艺性能良好等优势在商业化生产中备受关注。其主要包括苯乙烯-异戊二烯- 苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、二 者的氢化物(SEBS、SEPS)以及相应的星形嵌段共聚物。它们由不相容的聚苯 乙烯嵌段(PS)和二烯烃嵌段通过共价键相连，在纳米尺寸上产生微相分离， 形成各种纳米微相结构。由于其两种嵌段与环氧树脂及其预聚体不相容，难以 直接用于环氧树脂纳米模板聚合物。为解决该问题，文献公开两种解决途径： 一、中间二烯烃嵌段环氧化和PS嵌段磺化的方法，将活性基团引入至模板聚合 物分子链中。由于市售苯乙烯系热塑弹性体的PS嵌段含量较低(一般在 20～40wt％)，引入到PS嵌段的活性基团不足以克服弹性体与环氧树脂之间的 相容问题。尽管它们二烯烃嵌段具有较高的含量，但是，环氧化反应程度较低 或者副反应较多，引入到体系中的环氧基团数量同样不足。本发明采用一种功 能化苯乙烯系热塑弹性体为模板聚合物增韧环氧树脂，其中间嵌段具有很高的 功能基团含量，能有效地改善苯乙烯系热塑弹性体与环氧树脂之间的界面相容 性。

发明内容

为了利用苯乙烯系热塑弹性体制备满足环氧树脂使用要求的纳米微相结构 模板，克服目前商品化苯乙烯系热塑弹性体存在的不足，本发明提供一种以功 能化苯乙烯系热塑弹性体增韧环氧树脂的改性方法。

本发明的技术方案为：

利用中间嵌段上的功能基团增强苯乙烯系热塑弹性体模板与环氧树脂之间 的相容性和作用力，促进苯乙烯系热塑弹性体在环氧树脂前驱体中形成纳米微 相结构，并能在环氧树脂固化过程中有效固定纳米微相结构，从而提高环氧树 脂的韧性。

一种功能化苯乙烯系热塑弹性体增韧环氧树脂，所述的增韧环氧树脂是通 过功能化苯乙烯系热塑性弹性体对环氧树脂进行改性得到的，所述的功能化苯 乙烯系热塑性弹性体是中间嵌段为共轭二烯烃的苯乙烯系三嵌段聚合物，结构 式：

其中，R为功能化基团，包括-COOH、-SO₃H、-SOOH其中的一种；

所述共轭二烯烃的苯乙烯系三嵌段聚合物的数均分子量为15×10⁴～30× 10⁴，功能化基团R的质量含量占中间共轭二烯烃嵌段的50％～90％，除功能化 基团R以外，苯乙烯嵌段与中间共轭二烯嵌段的质量比为30/70～20/80。

所述共轭二烯烃嵌段为丁二烯或异戊二烯。

一种所述的以功能化苯乙烯系热塑弹性体增韧环氧树脂的制备方法，包括 如下步骤：