[發明專利]具有分相結構的環氧樹脂預聚物及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201911287981.1
• 申請日: 2019-12-15
• 公開（公告）號: CN111004472B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 袁莉;王澤浩;齊辰宇;陳崧;顧嬡娟;梁國正
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08G59/50;C08G59/42
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫周強;陶海鋒

本發明涉及一種具有分相結構的環氧樹脂預聚物及其制備方法與應用，以環氧樹脂、酸酐、多元胺以及促進劑等為原料，制備不同環氧樹脂預聚體系；利用不同預聚體系間的界面反應控制形成具有相分離結構的熱固性環氧樹脂固化材料，由于固化樹脂體系中相分離結構的存在，使得該環氧樹脂固化物具有優異的力學性能，同時具有良好的形狀記憶性能。

技術領域

本發明屬于熱固性聚合物結構與性能設計技術領域，具體涉及一種相分離結構與優異力學性能的三重形狀記憶環氧樹脂體系預聚物的制備方法。

背景技術

形狀記憶聚合物（Shape Memory Polymers，簡稱SMPs）是一類智能材料，能夠在外界刺激條件下、熱、光、電、磁等作用下變形并恢復至初始形狀，使得其在在醫療器件、智能機器人、航空結構材料、智能響應器件等領域展現出較好的應用前景。

目前SMPs的研究主要集中于雙重性狀記憶聚合物的研究制備，但臨時形狀記憶的單一性使得其缺少了形狀變化的多樣性，限制了其實現較為復雜形狀變化的可能。三重形狀記憶聚合物在形狀記憶循環中可以固定并實現兩種獨立的臨時形狀的回復，能夠勝任較為復雜的形狀變化，其主要特征在于體系內存在兩種不同的鏈段作為形狀變化的開關。目前報道的三重形狀記憶聚合物主要是熱激活形狀記憶聚合物，其中以熱塑成分為主，通常采用不同熔點的熱塑性組分來構建形狀記憶性能，但是熱塑性的SMP一般具有形狀回復率慢的特點。熱固性形狀記憶聚合物存在形狀回復率快的特點，能夠很好適應要求快速響應的應用環境，其形狀記憶效果可以通過控制其交聯密度來實現。但是作為三重熱固性SMP，其難以通過不同熱固性樹脂共混來實現三種形狀記憶效應，原因在于多數熱固性樹脂之間相近的分子量，它們之間具有極好的相容性，容易形成共聚物，難以實現分相結構。雖然通過增加不同熱固性樹脂混合物的反應動力學差異性可以獲得具有相分離結構的熱固性/熱固性樹脂體系，但是該法工藝參數要求極為嚴格，如樹脂體系的粘度、催化劑的用量等需要嚴格控制，否則難以獲得相分離結構。采用不同熱固性SMP層可構建層疊結構制備具有三重形狀記憶性能的熱固性SMP，但是這種材料的宏觀結構明顯具有不均勻性，且制備程序較為復雜。因此，如何在熱固性/熱固性聚合物體系中有效構建結構體系均勻的SMP具有重大研究意義。

發明內容

本發明針對現有熱固性形狀記憶聚合物形變次數少、力學性能變差及熱固性/熱固性樹脂體系共混難以實現相分離等復雜問題，提出利用界面反應技術來實現熱固性環氧/熱固性環氧聚合物的相分離，并改善其力學性能及形狀記憶功能。本發明主要提供一種具有相分離結構的環氧樹脂體系制備方法。

本發明采用的技術方案是：

一種具有分相結構的環氧樹脂預聚物，其制備方法包含以下步驟：將預聚體1和預聚體2混合，得到具有分相結構的環氧樹脂預聚物；所述預聚體1的制備方法為，將環氧樹脂、胺類固化劑及環氧稀釋劑混合后，預聚得到預聚體1；或者將環氧樹脂、胺類固化劑混合后，預聚得到預聚體1；所述預聚體2的制備方法為，將環氧樹脂、酸酐類固化劑及促進劑混合后，預聚得到預聚體2。

本發明中，所述預聚體1的制備方法中，環氧樹脂、胺類固化劑、環氧稀釋劑的質量比為100:(10～40):(0～20)，預聚工藝為常溫～150°C下預聚10～50min；所述預聚體2的制備方法中，環氧樹脂、酸酐類固化劑、促進劑的質量比為100：(30～50)：（0.1～10），預聚工藝為110℃～150°C下預聚10～50min；預聚體1中的環氧樹脂用量和預聚體2中的環氧樹脂用量可以相同，也可以不同，優選的，預聚體2中環氧樹脂的用量為預聚體1中環氧樹脂的用量的30%～100%，進一步優選50%～100%；混合為攪拌混合。