[发明专利]一种用于低温的增韧环氧树脂体系及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于低温的增韧环氧树脂体系，其原料按重量份计，主要包括100份环氧树脂，70‑90份固化剂，1‑2份促进剂和2‑10份端羟基超支化聚酯；其中，所述端羟基超支化聚酯的分子量为3000‑12000，含有的羟基数为40‑45/mol。该环氧树脂体系中添加了具有特定性能的端羟基超支化聚酯，使得其无论是在室温还是低温下，其拉伸模量没有损失，且其冲击强度和拉伸强度在低温下更优越，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及环氧树脂优化技术领域。更具体地，涉及一种用于低温的增韧环氧树脂体系及其制备方法和应用。

背景技术

环氧树脂具有良好的电气绝缘性能、良好的耐化学性、优异的粘附性能、机械性能、固化时收缩率低和易于加工等特点，被广泛用于涂料、胶粘剂、电层压板和结构件等领域。随着航天、超导技术和大型低温工程项目的快速发展，环氧树脂及其复合材料作为浸渍材料和粘合剂在低温工程领域的应用越来越多。然而，低温环境下环氧树脂的断裂韧性和脆性较差，严重限制了其在低温工程中的应用。

目前使用较多的增韧材料主要有橡胶弹性体、聚硅氯烷、热塑性树脂、树枝状聚合物、嵌段聚合物、纳米填料等。超支化聚合物作为一种新型环氧树脂增韧剂受到了广泛关注，这归功于超支化聚合物独特的结构比如高度支化的三维椭球状结构，大量的活性端基以及内部空穴结构，并且超支化聚合物往往通过一锅法制备，制备方法简单且易于工业化生产，具有很好的应用前景。JiaoPingYang(J.Yang.et al.Polymer, 2008,49,3168)利用一种端基为羟基的超支化聚酯(H30)对环氧树脂进行改性，当添加量为10wt％的时候固化物的冲击强度提高了20％，但拉伸强度基本保持不变，并未得到多大的提升，且拉伸模量出现明显的下降。

然而，过去的研究大多集中在提高环氧树脂在室温下的韧性，很少有研究在低温下进行。此外，材料在室温下的力学行为与在低温下的力学行为有很大的不同，因此在室温下获得的力学性能不能简单地转移到低温条件下。例如，橡胶增韧也可能导致杨氏模量和拉伸强度的显著降低，这对低温工程应用是不利的。因此，需要提供一种适用于低温环境的高韧性、高强度的环氧树脂体系。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于低温的增韧环氧树脂体系，该环氧树脂体系在低温下具有优良的抗冲性能和拉伸强度，同时拉伸模量基本没有损失。

本发明的第二个目的在于提供一种用于低温的增韧环氧树脂体系的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供上述用于低温的增韧环氧树脂体系在应用，如可用于制备树脂浇铸体。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

第一方面，本发明提供一种用于低温的增韧环氧树脂体系，其原料按重量份计，主要包括100份环氧树脂，70-90份固化剂，1-2份促进剂和2-10份端羟基超支化聚酯；其中，所述端羟基超支化聚酯的分子量为3000-12000，含有的羟基数为40-45/mol。

可选地，所述端羟基超支化聚酯的羟值为400-500mg KOH/g，酸值小于25mg KOH/g。

本发明中提供的端羟基超支化聚酯的分子量为3000-12000，合适的分子量保证向环氧树脂体系中引入足够多的空穴以提供足够多的自由体积(分子之间的空隙)与自由空间(分子链之间的空隙)，并且避免引入过多的自由体积与自由空间从而损坏环氧树脂的刚度。该端羟基超支化聚酯含有的羟基数量较多，为40-45/mol，能充分的与环氧树脂体系进行反应并且不增加体系的粘度，从而向环氧树脂体系中引入其独特的超支化结构，增加环氧树脂体系中的自由体积(分子之间的空隙)跟自由空间(分子链之间的空隙)，使低温环境下的柔性基团聚酯结构能够有足够的空间进行运动，从而实现对环氧树脂的增韧增强。