[發(fā)明專利]一種改性環(huán)氧樹脂及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910778308.1
• 申請(qǐng)日: 2019-08-22
• 公開（公告）號(hào): CN110483950B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾德平;陳沉;李鳳蓮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶醫(yī)科大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08L81/06;C08K7/28;C08J3/24;H01L41/193
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 尹麗云

本發(fā)明屬于壓電復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種改性環(huán)氧樹脂及其制備方法與應(yīng)用環(huán)氧樹脂、無機(jī)填料和固化劑。本發(fā)明使用低熱膨脹系數(shù)的無機(jī)填料對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，改性后的環(huán)氧樹脂制備得到的1?3型壓電復(fù)合材料在后續(xù)的使用過程中，材料參數(shù)隨工作溫度的變化影響很小，解決了1?3連通性壓電復(fù)合換能器中無源相材料參數(shù)隨工作溫度變化較大的缺點(diǎn)，保證換能器的正常工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓電復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種改性環(huán)氧樹脂及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

1-3型壓電復(fù)合換能器的性能在很大程度上依賴于無源相的特性。對(duì)于任何給定的體積分?jǐn)?shù)，粘彈性行為、機(jī)械吸收和泊松比等因素都會(huì)影響換能器的帶寬、電阻抗、表面位移均勻性和效率。此外，這些參數(shù)隨工作溫度變化較大，為1-3型壓電復(fù)合材料在大功率應(yīng)用中的設(shè)計(jì)帶來了困難。在以1-3型壓電復(fù)合材料為有源元件的超聲換能器工作過程中，如何提高壓電復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性是一個(gè)重要問題。

壓電復(fù)合材料是指壓電陶瓷和聚合物按照一定的連通方式、一定的體積或質(zhì)量比，以及一定的空間幾何分布復(fù)合而成的材料。在壓電復(fù)合材料中，壓電陶瓷作為壓電活性材料，一般選擇具有高壓電性能的壓電陶瓷，提供強(qiáng)壓電效應(yīng)。聚合物一般選擇環(huán)氧樹脂等高分子材料，這類材料聲學(xué)阻抗低、柔性好，與壓電陶瓷進(jìn)行復(fù)合可降低材料的聲阻抗、密度和介電常數(shù)，增加材料的彈性柔順性。1-3型壓電復(fù)合材料是由一維連通的PZT柱平行排列于三維連通的聚合物基體中而構(gòu)成的兩相壓電復(fù)合材料。

關(guān)于提高1-3型壓電復(fù)合材料熱穩(wěn)定性的途徑國內(nèi)外研究甚多，主要是在環(huán)氧樹脂聚合相上進(jìn)行研究，大致分為三類：第一類是提高其極限抗折強(qiáng)度，減少彈性模量E，也就是提高其柔韌性，能吸收更多的彈性應(yīng)變能而不產(chǎn)生開裂，從而提高其熱穩(wěn)定性；第二類是提高其導(dǎo)熱系數(shù)，使材料傳遞熱量加快，材料內(nèi)外溫差更快地緩解、平衡，因而減少材料短時(shí)期內(nèi)應(yīng)力的聚集，有利于其熱穩(wěn)定性的提高；第三類是減少材料的熱膨脹系數(shù)()，這樣在相同的溫度作用下，產(chǎn)生的熱應(yīng)力就減小，從而使材料能承受的溫度變化愈大，熱穩(wěn)定性愈好。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種改性環(huán)氧樹脂及其制備方法與應(yīng)用，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中1-3型連通性壓電復(fù)合換能器中無源相材料(即環(huán)氧樹脂)的性能參數(shù)隨工作溫度變化較大、熱穩(wěn)定性差導(dǎo)致?lián)Q能器無法正常工作等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種改性環(huán)氧樹脂，包括以下組分：環(huán)氧樹脂、無機(jī)填料和固化劑。

可選地，按質(zhì)量計(jì)，所述改性環(huán)氧樹脂中，環(huán)氧樹脂：無機(jī)填料＝(55～100)：(1～45)。

可選地，所述無機(jī)填料的熱膨脹系數(shù)數(shù)量級(jí)≤10^-6/K，優(yōu)選為聚醚砜和空心玻璃微珠中的一種或兩種混合。

可選地，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂和雙酚F型環(huán)氧樹脂中的一種或兩種混合，優(yōu)選為E-51型雙酚A型環(huán)氧樹脂。

可選地，所述固化劑為胺類固化劑和酸酐類固化劑中的一種或兩種混合，所述胺類固化劑選自脂肪胺、聚酰胺、脂環(huán)胺中的至少一種，優(yōu)選為593改性脂肪胺，所述酸酐類固化劑選自甲基納迪克酸酐(MNA)、混合酸酐、聚癸二酸酐(PSPA)中的至少一種，優(yōu)選為甲基納迪克酸酐(MNA)。

可選地，按質(zhì)量計(jì)，所述改性環(huán)氧樹脂中，環(huán)氧樹脂：聚醚砜＝(60～100)：(1～40)，優(yōu)選為環(huán)氧樹脂：聚醚砜＝(85～95)：(5～15)。

可選地，按質(zhì)量計(jì)，所述改性環(huán)氧樹脂中，環(huán)氧樹脂：聚醚砜：空心玻璃微珠＝(55～95)：(5～15)：(1～30)，優(yōu)選為環(huán)氧樹脂：聚醚砜：空心玻璃微珠＝(75～85)：10：(5～15)。

可選地，按質(zhì)量計(jì)，所述改性環(huán)氧樹脂中，所述環(huán)氧樹脂與固化劑的質(zhì)量比為(3～5)：(1～3)。