[發明專利]一種環氧樹脂組合物、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201911330692.5
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN113004654B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 周光遠;王紅華;張興迪;王志鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L63/02;C08L71/10;C08K7/06;C08J5/04;C08J5/24
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周媛媛;毛薇

本發明公開了一種環氧樹脂組合物、其制備方法及應用，屬于高分子材料技術領域。所述環氧樹脂組合物由包含如下重量份組分的原料制備得到：縮水甘油醚類環氧樹脂20～30份；縮水甘油胺類環氧樹脂40～60份；含咪唑基的聚芳醚酮樹脂9～34份；酚酞聚芳醚腈樹脂1.5～7份；活性稀釋劑5～10份；固化劑25～35份。含咪唑基的聚芳醚腈樹脂配合其他組分協同作用，可以改善得到的復合材料的韌性，同時，使得到的環氧樹脂組合物經固化后獲得較高的拉伸強度和模量；由這種環氧樹脂組合物制備的碳纖維復合材料的層間剪切強度較高，韌性較優，適用于較高的使用溫度。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種環氧樹脂組合物、其制備方法及應用。

背景技術

高模碳纖維具有輕質高強、熱膨脹系數低、尺寸穩定性好等優勢，已應用于天線、衛星結構件，精密光學儀器，太陽翼基板等航空航天領域。隨著近幾年國內高模碳纖維技術的迅速發展，先后突破了國產T800、M40、M40J和M55J等高模碳纖維批量制備技術，然而與高模碳纖維相匹配的基體樹脂仍是亟待解決的技術難題。樹脂的模量與韌性不足時，無法與高模量碳纖維的模量和斷裂形變相匹配，受到外力作用時，樹脂基體不能有效傳遞應力，發生屈服破壞，限制了高模碳纖維性能的發揮，因而，提高樹脂基體的模量和韌性可以有效提高碳纖維樹脂基復合材料的力學性能。

熱塑性樹脂增韌環氧樹脂既能保持原有體系的耐溫及力學性能，又能顯著改善基體樹脂的韌性，但是傳統的熱塑性樹脂增韌劑如聚砜、聚醚砜、酚酞聚芳醚酮等，樹脂模量較低(2.5～2.8GPa)，共混改性后會降低環氧樹脂的模量，而高模量的熱塑性聚酰亞胺樹脂基本難溶于環氧樹脂體系，對復合材料的韌性起不到顯著作用。

CN102702482A的中國發明專利公開了高強度和高模量的熱固性樹脂組合物，固化物具有較高的強度和模量，但體系工藝復雜，后固化溫度高且時間較長，并且樹脂并非應用于碳纖維復合材料領域。CN 106751503B的中國發明專利公開了高模碳纖維預浸料用中溫固化環氧樹脂體系的制備方法，樹脂體系耐溫較低，拉伸模量為3GPa左右，層間剪切強度70MPa，性能仍有不足。CN106883559B的中國發明專利公開了一種高剛度碳纖維復合材料用樹脂基體的制備方法，但是樹脂配置較為復雜，碳納米管很難分散均勻，含氟環氧樹脂價格昂貴不利于工業化應用。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種環氧樹脂組合物、其制備方法及應用，本發明提供的環氧樹脂組合物具有較高的拉伸強度和模量；由這種環氧樹脂組合物制備的碳纖維復合材料的層間剪切強度較高，韌性較優，適用于較高的使用溫度。

本發明提供了一種環氧樹脂組合物，由包含如下重量份組分的原料制備得到：

優選的，所述縮水甘油醚類環氧樹脂為雙官能團縮水甘油醚類環氧樹脂；

所述縮水甘油胺類環氧樹脂包括三官能度縮水甘油胺類環氧樹脂或四官能度縮水甘油胺類環氧樹脂。

優選的，所述縮水甘油胺類環氧樹脂包括三縮水甘油基對氨基苯酚、三縮水甘油基間氨基苯酚、4,4'-二氨基二苯甲烷環氧樹脂和四縮水甘油基-4,4'-二氨基二苯醚中的一種。

優選的，所述含咪唑基的聚芳醚酮樹脂具有式(Ⅰ)所示結構：

式(Ⅰ)中，Ar選自

中的一種；

0＜m≤0.8；0.2≤n＜1；m+n＝1。

優選的，所述酚酞聚芳醚腈樹脂具有式(Ⅱ)所示結構：

式(Ⅱ)中，a＞0，b＞0，a+b＝1。

優選的，所述活性稀釋劑包括TDE-85；