[發明專利]一種先進復合材料用TGDADPE型環氧基體樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201310425034.0
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103483553A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 虞鑫海;鐘鳳
• 申請（專利權）人: 東華大學;虞鑫海
• 主分類號: C08G59/50
• 分類號: C08G59/50;C08L63/00;C08J5/04;B32B27/04;B32B27/38
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于高分子材料及其制備領域，特別涉及一種先進復合材料用TGDADPE型環氧基體樹脂及其制備方法。

背景技術

隨著航空航天、電子、微電子、電機、電氣、汽車、動車高鐵、艦船潛艇等高技術領域的迅猛發展，對先進復合材料的需求與日俱增，對其性能要求也愈來愈高。因此，開發高性能先進復合材料已成為當今新材料領域發展的主要方向之一，受到世界各國的高度重視。

復合材料主要由兩大部分組成，即基體與增強材料。根據基體材料不同，復合材料可分為三大類：樹脂基復合材料、金屬基復合材料和無機非金屬基復合材料。三種復合材料中，以樹脂基復合材料用量為最大，占所有復合材料用量的90%以上。

與傳統材料相比，樹脂基復合材料在設計與制造上具有三個明顯的特點：材料性能指標的自由設計性；材料與結構的一致性；產品型體設計的自由性。

樹脂基復合材料具有突出的優點，主要表現在：

（1）輕質高強，即比強度，比模量高。強度、模量分別除以密度之值，是衡量材料承載能力的指標之一。玻璃鋼的比強度可達鋼材的4倍；碳纖維增強環氧樹脂復合材料的比強度可達鈦的4.9倍，比模量可達鋁的5.7倍多。這對要求自重輕的產品意義頗大。如A340空中客車型飛機的尾翼、起落架、艙門、機翼與機艙過渡段外緣、駕駛艙窗框等均為樹脂基復合材料，占整架飛機結構件重量的15%。

（2）抗疲勞性好；

（3）減震性好；

（4）破損安全性好；

（5）耐化學腐蝕性好；

（6）電性能好；

（7）熱導率低、線膨脹系數小，在有溫差時所產生的熱應力比金屬低得多；

（8）可制得透明及各種色彩的產品；

（9）成型工藝性優越。

因此，當今發達國家與脫穎而出的發展中國家與地區，均十分重視樹脂基復合材料工業的發展，對國民經濟影響也愈來愈大，先進的軍事裝備、航空與航天技術、能源工程、生物工程、海洋工程、乃至工業與民用建筑、交通運輸、體育休閑等多個領域無不與樹脂基復合材料息息相關。

眾所周知，環氧樹脂具有許多優良的性能：（1）良好的粘接性能：粘接強度高，粘接面廣，它與許多金屬（如鐵、鋼、銅、鋁、金屬合金等）或非金屬材料（如玻璃、陶瓷、木材、塑料等）的粘接強度非常高，有的甚至超過被粘材料本身的強度，因此可用于許多受力結構件中，是結構型粘合劑的主要成分之一；（2）良好的加工性能：環氧樹脂配方的靈活性、加工工藝和制品性能的多樣性是高分子材料中最為突出的；（3）良好的穩定性能：環氧樹脂的固化主要是依靠環氧基的開環加成聚合，因此固化過程中不產生低分子物，其固化收縮率是熱固性樹脂中最低的品種之一，一般為1%-2%，如果選擇適當的填料可使收縮率降至0.2%左右；固化后的環氧樹脂主鏈是醚鍵、苯環、三維交聯結構，因此具有優異的耐酸堿性。

因此，環氧樹脂在國民經濟的各個領域中被廣泛應用：無論是高新技術領域還是通用技術領域，無論是國防軍工還是民用工業，乃至人們的日常生活中均能看到它的蹤跡。

有關耐高溫環氧體系已經有所報道：中國專利CN101148656A公開一種耐高溫無溶劑環氧膠粘劑的制備方法，其主要特征在于：TGDDM環氧樹脂、增韌劑、氫化雙酚A、固化劑、促進劑混合均勻，制得了耐高溫無溶劑環氧膠粘劑。但其耐高溫性能仍然有較大的局限性，未能滿足許多高溫環境下的實際應用。

中國專利CN101397486A公開了一種雙組分無溶劑環氧樹脂膠粘劑的制備方法，其主要特征在于：它包括A組分和B組分,其中A組分含有酚醛環氧樹脂、脂環型環氧樹脂和端羧基丁腈橡膠；B組分是1,4-雙(2,4-二氨基苯氧基)苯芳香族多元胺固化劑。脂環型環氧樹脂和端羧基丁腈橡膠的添加量分別為酚醛環氧樹脂的20-35%和12%（質量百分數）。1,4-雙(2,4-二氨基苯氧基)苯芳香族多元胺固化劑的添加量為酚醛環氧樹脂的15-20%（質量百分數），所得膠粘劑體系工藝性好。但其耐熱性能還不夠理想。

中國發明專利CN101962436A公開了一種先進復合材料用耐高溫改性多官能環氧基體樹脂及其制備方法，其主要特征在于：采用1,4-雙（2,4-二馬來酰亞胺基苯氧基）苯的四馬來酰亞胺樹脂與多官能環氧樹脂、端羧基丁腈橡膠CTBN反應得到高韌性的新型耐高溫樹脂，加入有機溶劑，攪拌溶解均勻，得到均相透明的粘稠狀液體，即A組分；固化劑與有機溶劑混合，攪拌溶解均勻，即得B組分；將A、B組分進行混合，攪拌均勻，即得先進復合材料用耐高溫改性多官能環氧基體樹脂溶液。