[發明專利]核殼橡膠粒子及其環氧樹脂復合物及制備方法

在審

• 申請號: 201610115221.2
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105622984A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 任小明;施德安;蔣濤;張剛申;張群超;周威;郝同輝;趙輝;陳鵬;涂照康
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K9/06;C08K3/36;C08L63/00
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務所(普通合伙) 42212
• 代理人: 胡清堂

技術領域

本發明屬于水性環氧樹脂增韌劑領域，尤其涉及一種亞微米核殼橡膠粒子及 其增強增韌的環氧樹脂復合物以及二者的制備方法。

背景技術

環氧樹脂是一種三維網狀的熱固性聚合物，是一種脆性很強的材料，其增韌 改性是高分子科學與材料領域基礎研究和應用開發的重要研究內容，一直以來都 受到廣泛關注。但是單純采用橡膠或者彈性體或者剛性粒子對環氧樹脂增韌都存 在著一些缺點。譬如，單純采用橡膠或彈性體增韌環氧樹脂，橡膠或彈性體的摻 加量要求非常高，通常需要達到20wt％以上的摻量才能起到增韌作用，這樣， 雖然沖擊韌性得到了提高，但這往往會導致材料的強度和模量損失太多；而采用 無機剛性粒子對其進行增韌，雖然材料的強度和模量不會損失，但是材料的韌性 基本得不到提高，而且由于無機粒子和有機環氧樹脂的相容性差，通常會存在無 機粒子無法均勻分散在環氧樹脂基體中的問題，特別是微納米尺寸無機填料填充 環氧樹脂體系，由于粒子尺寸小，具有非常高的表面能，極易在基體中發生大面 積團聚現象，從而使環氧樹脂中產生較大缺陷，這樣，反倒降低了環氧樹脂的韌 性，環氧樹脂的增強與增韌成為一種矛盾，制約該產品進一步向更優性能的發展。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的一方面在于提供一種包覆率高、尺寸均勻、殼層厚 度一致的亞微米核殼橡膠粒子及其制備方法，另一方面在于提供一種高強度且高 韌性的亞微米核殼橡膠粒子增強增韌的環氧樹脂復合物及其制備方法。

為了達到上述目的，一方面，本發明提供了一種亞微米核殼橡膠粒子，其包 括二氧化硅球形顆粒內核，以及包覆在內核表面的外殼層，二氧化硅球形顆粒內 核直徑為0.2～0.5μm，外殼層是丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物， 甲基丙烯酸縮水甘油酯和丙烯酸丁酯的單體質量比例為1:20～1:5，殼層平均厚 度為0.01～0.2μm。

第二方面，本發明提供了第一方面所述的亞微米核殼橡膠粒子的制備方法， 包括以下步驟：

步驟A，在10～90℃條件下，應用溶膠凝膠法制備均勻分散的亞微米二氧 化硅，采用硅烷偶聯劑對其進行表面憎水性改性，得到憎水性亞微米二氧化硅；

步驟B，在40～98℃條件下，采用預乳化種子乳液聚合法，以步驟A得到 的憎水性亞微米二氧化硅為內核，以丙烯酸丁酯與甲基丙烯酸縮水甘油酯單體進 行聚合包覆，得到核殼橡膠粒子乳液；

步驟C，將步驟B所得核殼粒子乳液利用液氮進行快速冷卻固化成冰狀物， 除去水分得到亞微米核殼橡膠粒子粉末。

第三方面，本發明提供了采用本發明第一方面所述的亞微米核殼橡膠粒子增 強增韌的環氧樹脂復合物，所述環氧樹脂復合物原料組分包括環氧樹脂、固化劑、 亞微米核殼橡膠粒子，其中，所述環氧樹脂用量占原料組分總重量的80～97％， 所述固化劑用量為環氧樹脂重量的3～8％，亞微米核殼橡膠粒子的用量為環氧 樹脂重量的3～25％。

第四方面，本發明提供了第三方面的亞微米核殼橡膠粒子增強增韌的環氧樹 脂復合物的制備方法，包括如下步驟：

步驟1,制備亞微米核殼橡膠粒子，將其分散在稀釋劑中，再與環氧樹脂混 合均勻，得到均勻分散的含有亞微米核殼橡膠粒子的環氧樹脂復合預聚物；

步驟2，加入固化劑，分散均勻后排氣，固化，得到最終產物。