[發明專利]一種增韌改性環氧樹脂復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010965666.6
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112126194B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 張麗萍;倪才華;桑欣欣;劉仁
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L83/08;C08G77/26
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明公開了一種增韌改性環氧樹脂復合材料的制備方法，屬于環氧樹脂復合材料技術領域。所述制備方法，首先以γ?縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷與芳香胺反應，然后，反應產物與甲基三乙氧基硅烷在十六烷基三甲基氫氧化銨的催化作用下進行縮合反應，得到環氧樹脂增韌改性劑，將此環氧樹脂增韌改性劑添加到環氧樹脂中，制備出增韌改性環氧樹脂復合材料。對復合材料進行增韌效果和耐熱性測試，結果發現環氧樹脂拉伸強度、抗沖擊強度增強，耐熱性提高。

技術領域

本發明公開了一種增韌改性環氧樹脂復合材料的制備方法，屬于環氧樹脂復合材料技術領域。

背景技術

環氧樹脂是一類重要的熱固化樹脂，也是聚合物材料里被廣泛應用的樹脂之一。它具有優秀的粘合性、耐磨性、電絕緣性、良好的尺寸穩定性和化學穩定性，并且耐高溫和低溫，容易加工和成本低廉，廣泛用于粘合劑、電子儀器儀表、航空航天、機械、輕工、建筑、涂料、電氣和電子絕緣材料和先進復合材料中。

籠型低聚倍半硅氧烷(RSiO_1.5)_n(n≥4)近年來作為改性劑或共聚單體用于高分子材料的改性、制備納米復合材料引起了人們的興趣。具有適當官能團的POBA可形成分子級有機-無機雜化物,由它構成的材料可望具有高硬度和高熱穩定性。這類材料在航天航空、塑料改性等領域有廣泛用途。

由于環氧樹脂固化后交聯密度高,呈三維網狀結構，存在內應力大、質脆、耐疲勞性、耐熱性、耐沖擊性差等不足，導致剝離強度、剪切強度較差、開裂應變低等缺點，在那些需要高耐沖擊和抗斷裂性能的應用上很有限。隨著市場的不斷發展，如何獲得性能更加優異的環氧樹脂材料，以適應市場的需求，是現在對環氧樹脂增韌改性的方向，也一直是國內外研究的焦點，因此研究環氧樹脂的增韌成為復合材料領域的一大熱點。

發明內容

為了克服目前環氧樹脂性脆的缺陷，本發明合成了一種新型結構的八聚籠型倍半硅氧烷，并且將芳香胺引入該籠型倍半硅氧烷，合成了一種環氧樹脂增韌改性劑，將其添加到環氧樹脂E44中，制備出增韌改性環氧樹脂復合材料。對復合材料進行拉伸強度、抗沖擊強度和斷裂伸長率等力學性能測試和熱穩定性測試，結果發現所得環氧樹脂復合材料具有較好的增韌效果和高溫穩定性。

一種增韌改性環氧樹脂復合材料的制備方法，反應包括下列步驟：

1)向甲苯中加入γ-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、芳香胺，在85～90℃氮氣保護下進行反應，得到中間產物；

2)將甲基三乙氧基硅烷和步驟1所得中間產物緩慢加入到水、催化劑、異丙醇和乙腈的混合溶液中，在機械攪拌并氮氣保護下，在恒溫下冷凝回流反應，然后降至室溫，得到粗產物，分離純化后得到環氧樹脂增韌改性劑；

3)將步驟2中所得環氧樹脂增韌改性劑加入到環氧樹脂中攪拌均勻，再加入固化劑，置于60～70℃烘箱中，待氣泡完全消失后，將其倒入模具中，升溫固化，待材料完全固化后冷卻，得到增韌改性環氧樹脂復合材料。

在一種實施方式中，所述步驟1)具體為：

向150毫升甲苯中，加入γ-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷55.68克，加入芳香胺，攪拌均勻，升溫到85～90℃，在氮氣保護下反應5小時，反應結束后，減壓蒸餾蒸干溶劑，得到中間產物。

在一種實施方式中，所述步驟2)具體為：

將甲基三乙氧基硅烷106.98克和步驟1所得產物緩慢加入到120g去離子水、催化劑4.0克、60ml異丙醇和15ml乙腈混合溶液中，攪拌使溶液充分混合，在機械攪拌并氮氣保護下，在恒溫下冷凝回流反應一定時間，然后降至室溫，得到粗產物；用四氫呋喃將產物沉淀出來，再用四氫呋喃清洗沉淀3次，過濾，在100℃的真空箱烘干24小時，得到環氧樹脂增韌改性劑。

在一種實施方式中，所述步驟3)具體為：