[發明專利]一種玻纖復合材料用環氧樹脂及其制備方法和應用、玻璃纖維復合材料

在審

• 申請號: 202111662001.9
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114196167A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 任華;呂麗英;包秀群;張才福;張淑貞;仇葉云;葉琳
• 申請（專利權）人: 安徽善孚新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C08L63/02
• 分類號: C08L63/02;C08L63/00;C08K9/06;C08K3/36;C08K7/14;C08G59/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 申素霞

本發明提供了一種玻纖復合材料用環氧樹脂及其制備方法和應用、玻璃纖維復合材料，屬于玻纖復合材料技術領域。本發明提供的玻纖復合材料用環氧樹脂與玻纖復合時，其環氧有機端大分子結構充分與基體樹脂糾纏，環氧基團參與基體樹脂三維網絡固化構建，其硅羥基端在高溫固化條件下與玻纖表面羥基反應化學鍵合，將樹脂層與玻纖表面緊密結合；親油無機納米粒子可填充修復玻纖表層缺陷，形成榫卯結構提升玻纖復合材料軸向剪切強度，亦可提升環氧基體樹脂的韌性與復合材料的耐濕熱性，最終達到提升玻纖復合材料界面結合強度的目的。

技術領域

本發明涉及玻纖復合材料技術領域，尤其涉及一種玻纖復合材料用環氧樹脂及其制備方法和應用、玻璃纖維復合材料。

背景技術

玻璃纖維是一種性能優異的無機非金屬材料，它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料，經高溫溶制、拉絲、絡紗和織布等工藝，最后形成各類產品，通常作為復合材料的增強材料，廣泛應用于絕緣材料、隔熱保溫材料和電路基板等領域。

但當使用玻璃纖維復合材料時，由于樹脂基體本身與玻璃纖維并未發生化學鍵合，使得樹脂和纖維界面結合強度不足，同時玻璃纖維和基體的熱膨脹系數及彈性模量不同，在復合過程中會出現界面熱應力和界面應力效應等界面特征。在應力的作用下，界面層成為復合材料中的薄弱環節，易首先發生破壞，最終導致復合材料的損壞，直接影響復合材料的力學性能及其它性能。

玻璃纖維與基體樹脂間的界面研究一直是行業熱點之一。目前業內普遍采用硅烷偶聯劑對玻璃纖維表面進行處理，通過硅烷偶聯劑與玻璃纖維表面進行化學鍵合，提高界面結合強度。然而，硅烷偶聯劑在使用過程中易自縮聚成硅氧烷低聚物，一般起到真實偶聯作用的偶聯劑只占偶聯劑總量的10～20％，且這一小部分偶聯劑與玻璃纖維表面的有效化學鍵合還極易水解，材料的實際利用率很低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種玻纖復合材料用環氧樹脂及其制備方法和應用、玻璃纖維復合材料，能夠解決玻纖與環氧樹脂界面結合力薄弱，易產生層間開裂的問題。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種玻纖復合材料用環氧樹脂，包括共混的含硅羥基的改性環氧樹脂、親油性無機納米粒子和低粘度環氧樹脂；

所述含硅羥基的改性環氧樹脂具有式I所示結構：

式I中，R為C1～C6直鏈烷基；X和Y為對應基團的個數，X＝1～3且X+Y＝3；n為循環單元且n＝1～3；

M為含硅羥基的化合物與環氧基反應生成的基團；

所述含硅羥基的改性環氧樹脂的環氧當量為700～1400g/mol。

優選的，所述含硅羥基的化合物包括仲胺類化合物、有機酸類化合物或苯酚類化合物。

優選的，所述含硅羥基的改性環氧樹脂的制備方法包括以下步驟：

將環氧樹脂、含硅羥基的化合物和催化劑混合，進行改性，得到含硅羥基的改性環氧樹脂。

優選的，所述親油性無機納米粒子包括分別經過偶聯劑改性的納米級蒙脫土、納米二氧化硅、硅微粉、凹凸棒土和高嶺土中的一種或多種。

優選的，所述親油性無機納米粒子的制備方法包括以下步驟：

將無機納米粒子和水解后硅烷偶聯劑混合，進行親油改性，得到親油性無機納米粒子。

優選的，所述低粘度環氧樹脂包括E-51、E-54或液體雙酚F環氧樹脂。

優選的，所述含硅羥基的改性環氧樹脂的重量占所述玻纖復合材料用環氧樹脂總重量的5％～50％；所述親油性無機納米粒子的重量占所述玻纖復合材料用環氧樹脂總重量的0.5～5％。