[发明专利]热致液晶聚合物增韧环氧树脂及制备方法

说明书

本发明涉及一种应用热致液晶聚合物(TLCP)增韧环氧树脂及其制备技术。

环氧树脂具有粘接力强，稳定性好和收缩率小等优异性能，是目前复合材料应用最广泛的基体材料，不仅已应用于国防工业，而且也广泛地用于民用工业。但是这种交联结构的环氧树脂通常脆性大，其疲劳强度和冲击韧性等很难满足现代工程技术发展的要求。因而环氧树脂的增韧工作是三十多年来，国内外工业技术界和学术研究界十分关注的研究内容。但增韧材料大都为橡胶弹性体，其结果是在环氧树脂韧性得到大幅度提高的同时，耐热性和弹性模量随之下降，提高韧性是以牺牲耐热性和刚度为代价的，从而限制了它的应用。九十年代国际上出现了用2～4wt％的热致液晶聚合物(TLCP)改性环氧树脂，结果是环氧树脂的耐热性和弹性模量基本不变，但其韧性仅能提高20％，达不到增韧的目的。

本发明的目的是提供一种同时具有高韧性、高模量和耐热性的环氧树脂及其制备方法。

本发明的增韧环氧树脂材料，是以环氧树脂为基料，热致液晶聚合物与热塑性塑料构成增韧剂，并加入固化剂和催化剂而构成。热致液晶聚合物的熔融温度应高于热塑性塑料的熔融温度，两者重量之比视其品种而异，其比例范围为1∶9至6∶4，其中热塑性塑料是能使热致液晶聚合物原位形成微纤结构，并与环氧树脂混合不可缺少的协同剂和分散剂。热致液晶聚合物的重量为环氧树脂重量的1～30％，优选重量为环氧树脂重量的2～10％。低于热致液晶聚合物熔融温度的热塑性塑料有：PC、PS、PSu、PBT、PET、尼龙、PEEK、PP、PMHT、PAR、PA、CPVC等。固化剂为适用于环氧树脂的各类固化剂，如酸酐、胺类、低聚物、叔胺类、咪唑类、硼化物及潜性固化剂等。催化剂为叔胺类、咪唑类。

热致液晶聚合物增韧环氧树脂的制备方法是：将热致液晶聚合物与热塑性塑料共混，放入干燥箱内，在120℃下干燥24小时以上，然后将其放入挤出机的料斗中，在流场、温度场、应力应变场的作用下，进行熔融挤出或纺丝，使热致液晶聚合物在热塑性塑料中原位形成微纤结构，作为增韧剂；将环氧树脂加热，使其温度高于增韧剂中热塑性塑料的熔融温度，而低于增韧剂中热致液晶聚合物的熔融温度时恒度，然后将其增韧剂逐步加入环氧树脂搅拌均匀，使增韧剂中的热塑性塑料熔融、热致液晶聚合物保留微纤结构；然后降温至120℃后加入固化剂、催化剂，真空脱泡后浇入模具，在一定固化规范下固化而成。浇注前的模具可以涂脱模剂，以有利于脱模。

本发明干燥后的热致液晶聚合物和热塑性塑料共混物料，也可以放入流变仪中，在流场、温度场、应力应变场的作用下，进行毛细管挤出或挂丝，使热致液晶聚合物在热塑性塑料中原位形成微纤结构，作为增韧剂；干燥后的共混物料，还可以放入注塑机中，在流场、温度场、应力应变场的作用下，进行熔体注塑，使热致液晶聚合物在热塑性塑料中原位形成微纤结构，然后将注塑料粉碎，作为增韧剂。

本发明由于热致液晶聚合物微纤结构的存在，不仅提高了环氧树脂的强度，而且相当于裂缝扩展的阻止剂，可吸收环氧树脂断裂前的大量能量，从而大幅度地提高了环氧树脂的韧性；同时热致液晶聚合物本身的耐热性和高模特性，又提高了环氧树脂的耐热性和弹性模量。

实施例1、2、3，在环氧树脂中加与不加TLCP和热塑性塑料，和数量的多少及性能如表1所示。