[发明专利]一种强韧环氧复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种强韧环氧复合材料及其制备方法，该材料包括环氧基体材料和均匀分散于该环氧基体材料中的硅聚物的接枝物PSOL‑(N‑TMSPrCaV)，所述的PSOL‑(N‑TMSPrCaV)接枝物相对于环氧基体材料的份数为0‑3.0phr。所述PSOL‑(N‑TMSPrCaV)接枝物是通过在硅聚物PSOL中接枝合成物N‑TMSPrCaV获得的。所述PSOL由二氧化硅合成，且N‑TMSPrCaV由戊酰氯与ATPMS合成。所述二氧化硅的粒径是63‑210μm，中性。本发明所述的强韧环氧复合材料相较普通的环氧材料具有优异强韧性，并在一定程度上保留耐热性。

技术领域

本发明属于聚合物基复合材料的制备领域，具体涉及一种强韧环氧复合材料及其制备方法。

背景技术

环氧树脂是一种非常重要的热固性树脂，由于其优异的机械性能、耐化学性能、热学性能、电绝缘性以及高粘接强度，而被广泛的应用于涂料剂、粘合剂、电子封装以及高性能复合材料的基体的实际应用之中。然而，环氧树脂固化后产生了高交联分子结构，导致固化后的环氧树脂表现出脆性和较差的抗裂性。这限制了它们在需要高冲击和断裂强度的产品中的应用。因此，环氧树脂的改性一直是人们研究的热点。

人们对环氧的韧性进行了广泛的研究。其中最成功的方法之一是向未固化的环氧树脂中加入合适的橡胶，然后控制聚合反应以诱导相分离。大多数研究都用反应性液体橡胶对环氧树脂进行化学改性，特别是羧基封端的丁二烯-丙烯腈共聚物(CTBN)、羟基封端的丁二烯-丙烯腈共聚物(HTBN)、胺端基丁腈橡胶(ATBN)。虽然将橡胶作为增韧剂组分引入到体系中提高了韧性，但由于受到了橡胶中不饱和键的影响。这些不饱和键在高温下容易氧化裂解，降低了橡胶增韧环氧树脂体系的玻璃化转变温度，影响其在高温条件下的使用，同时强度也会明显下降。

有机硅聚合物是一种由Si-O重复单元组成的重要有机无机杂化材料，应用广泛。在目前的合成路线中，它可由硅胶(SiO₂)或水玻璃(硅酸钠溶液)制备，分子式为[SiO(OH)₂]_n。但是PSOL拥有活性硅醇(-SiOH)侧基，是不稳定的，易与硅烷化试剂等发生反应。因此，利用PSOL的硅醇残基可以与硅烷化试剂进行简单的硅烷化反应以引入各种官能团，达到功能化。

申请人根据想要达到的效果，对加入环氧树脂的增韧剂进行了设计。利用PSOL的活性硅醇侧基，将戊酰氯和APTMS的合成的新物质N-TMSPrVaC接枝到PSOL上，得到了一种新型的增韧剂POSL-(N-TMSPrVaC)；并将POSL-(N-TMSPrVaC)加入到环氧树脂中可以得到强韧且较大程度保留原来耐热性的环氧复合材料。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种强韧环氧复合材料的制备方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的强韧环氧复合材料包括环氧树脂基体材料和均匀分散于该环氧基体材料中的硅聚物的接枝物PSOL-(N-TMSPrCaV)，所述的PSOL-(N-TMSPrCaV)接枝物相对于环氧基体材料的份数为0-3.0phr。

所述PSOL-(N-TMSPrCaV)接枝物是通过在硅聚物PSOL中接枝合成物N-TMSPrCaV获得的。

其中，合成反应式如下：

所述PSOL由二氧化硅合成，N-TMSPrCaV由戊酰氯与ATPMS合成。其中，所述二氧化硅的粒径是63-210μm，中性。

本发明提供的强韧环氧复合材料是用硅聚物的接枝物PSOL-(N-TMSPrCaV)为增强体，先把PSOL-(N-TMSPrCaV)接枝物和固化剂混合到一起并去除溶剂，再把此混合物通过共混浇筑得到环氧复合材料制品。

具体地，本发明提供的强韧环氧复合材料的制备方法，其步骤如下：