[發(fā)明專利]含羧基側(cè)基超支化聚芳醚共聚物固化改性環(huán)氧樹脂組合物、其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810030352.X
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108276736B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王忠剛;羅世文
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L71/12
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 祝詩洋

本發(fā)明提供含羧基側(cè)基超支化聚芳醚共聚物固化改性環(huán)氧樹脂組合物，主要包括含羧基側(cè)基聚芳醚共聚物，環(huán)氧樹脂，固化劑，固化促進(jìn)劑。本發(fā)明還提供了該環(huán)氧樹脂組合物的制備方法和應(yīng)用，包括將含羧基側(cè)基聚芳醚共聚物、環(huán)氧樹脂、固化劑和固化促進(jìn)劑混合加入有機(jī)溶劑，攪拌加熱，程序性升溫，所得環(huán)氧樹脂組合物與無機(jī)物混合、固化、模壓制備環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料。利用本發(fā)明方法制備的環(huán)氧樹脂組合物的韌性得到顯著改善，模量、耐熱性和絕緣性有明顯的提高，在航空航天，特種電子絕緣材料，耐高溫涂料，層壓板和先進(jìn)復(fù)合材料等領(lǐng)域具有廣泛的用途。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用含羧基側(cè)基超支化聚芳醚酮改性環(huán)氧樹脂的方法。

背景技術(shù)

環(huán)氧樹脂(EP)是一種重要的熱固性高分子材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，電絕緣性能，耐高低溫性，粘接性，耐磨性，化學(xué)穩(wěn)定性，以及易加工成型，較好的應(yīng)力傳遞和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天，建筑，機(jī)械，電子儀表，輕工，結(jié)構(gòu)膠黏劑，涂料，電子電器絕緣材料以及先進(jìn)復(fù)合材料等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。然而由于其固化后交聯(lián)密度高，存在內(nèi)應(yīng)力大，質(zhì)脆，耐疲勞性，耐熱性，耐沖擊性差等缺點(diǎn)，在某些高技術(shù)領(lǐng)域的使用中受到很大程度的限制。

為了改善環(huán)氧樹脂的韌性，國內(nèi)外工業(yè)技術(shù)界和學(xué)術(shù)研究界做了大量的研究的工作。上世紀(jì)六十年代，橡膠彈性體開始用于增韌環(huán)氧樹脂。用橡膠對環(huán)氧樹脂增韌改性，可以降低內(nèi)應(yīng)力，增加韌性，提高耐水，耐候等性能，但是同時降低了體系彈性模量，屈服強(qiáng)度，耐熱性以及耐蠕變性。為了解決這一問題，國內(nèi)外學(xué)者從上世紀(jì)八十年代開始采用熱塑性樹脂對環(huán)氧樹脂進(jìn)行增韌改性，熱塑性聚合物具有韌性好，模量高和耐熱性較高等特點(diǎn)，因此用熱塑性聚合物來改性環(huán)氧樹脂，不僅能改進(jìn)環(huán)氧樹脂的韌性，而且還不降低環(huán)氧樹脂的模量和耐熱性，這種改性樹脂用于高性能復(fù)合材料基體，可提高復(fù)合材料的耐疲勞性能，沖擊韌性，橫向拉伸和層間剪切強(qiáng)度，并能提高其使用溫度。用于增韌環(huán)氧樹脂的熱塑性樹脂主要有聚砜(PSF)，聚醚砜(PES)，聚醚酰亞胺(PEI)，聚碳酸酯(PC)，聚芳醚酮(PAEK)，聚苯醚(PPO)等。它們或者以熱熔化的方式，或者以溶液的方式摻入環(huán)氧樹脂中。然而，目前國內(nèi)外以高性能熱塑性樹脂對環(huán)氧樹脂的增韌改性中，都是把熱塑性樹脂作為改性劑以第三組分的身份加入到環(huán)氧樹脂和固化劑的體系中進(jìn)行共混。但是，在共混改性體系中，作為分散相的熱塑性樹脂與環(huán)氧樹脂基體界面間作用力弱，相容性差，從而影響體系的穩(wěn)定性，尤其在有效阻止或橋接基體中微裂紋的生長方面還不盡人意，對于提高增韌效果不很理想。并且，惰性的熱塑性改性劑加入到環(huán)氧樹脂和固化劑體系中，起到了對反應(yīng)基團(tuán)的稀釋效應(yīng)，降低了環(huán)氧樹脂和固化劑的固化反應(yīng)速率，阻礙了固化反應(yīng)的進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)氧樹脂改性過程中增韌效果差、穩(wěn)定性不好、相容性差等問題，本發(fā)明采用含羧基側(cè)基的超支化聚芳醚共聚物作為環(huán)氧樹脂的增韌劑來改性環(huán)氧樹脂，利用超支化聚芳醚共聚物的羧基側(cè)基與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基反應(yīng)而使二者發(fā)生交聯(lián)固化，得到一種兼具熱塑性材料和熱固性材料優(yōu)點(diǎn)的交聯(lián)樹脂。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：含羧基側(cè)基超支化聚芳醚共聚物固化改性環(huán)氧樹脂組合物，主要由含羧基側(cè)基聚芳醚共聚物，環(huán)氧樹脂，固化劑，固化促進(jìn)劑組成，其中環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基團(tuán)數(shù)與含羧基側(cè)基聚芳醚共聚物的羧基基團(tuán)數(shù)之比為100：1～1：100，環(huán)氧樹脂與固化劑的重量比為1：10～60：1，固化促進(jìn)劑的量為環(huán)氧樹脂組合物總重量的0.1％～4％；所述的含羧基側(cè)基聚芳醚共聚物具有式(Ⅰ)的結(jié)構(gòu)；

其中，A為

B為中的一種；

C為

中的一種。

優(yōu)選的，所述的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基團(tuán)數(shù)與含羧基側(cè)基聚芳醚共聚物的羧基基團(tuán)數(shù)之比為1：1.2～1：0.6；環(huán)氧樹脂與固化劑的重量比為1：0.2～1：20；固化促進(jìn)劑的質(zhì)量百分比為環(huán)氧樹脂總重量的0.1％～3％。