一种高韧性高Tg环氧树脂及其制备方法技术

技术编号:11360579 阅读:419 留言:0更新日期:2015-04-29 11:23
本发明专利技术提供了一种高韧性高Tg环氧树脂,以重量份计,其包含组分及其重量份如下:A,环氧树脂混合物,40-100重量份;所述的环氧树脂混合物包含至少一种多官能团环氧树脂;B,至少一种热塑性增韧树脂,2-20重量份;C,至少一种纳米核壳粒子,5-40重量份;D,胺类固化剂,34-40重量份。本发明专利技术不仅具有环氧树脂优良的力学性能、电绝缘性能、耐腐蚀性能和粘结性能,同时改善了其韧性差,Tg值低等缺点,可以作为涂料、胶黏剂、电子电器封装及绝缘材料、工业建筑、复合材料等以直接或间接使用的形式渗透到从日常生活用品到高新技术领域的国民经济的各个方面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环氧树脂及其制备方法,尤其涉及一种兼具高韧性和高耐热(高 Tg)性能的环氧树脂及其制备方法。
技术介绍
环氧树脂作为一种热固性树脂具有良好的电绝缘性、化学稳定性、粘结性、加工型 等特点而被广泛应用于建筑、机械、电子电气、航天航空等领域。但环氧树脂含有内大量的 环氧基团,固化后交联密度大,内应力高,质脆,耐冲击性、耐开裂性、耐候性和耐湿热性较 差,因而难以满足工程技术的要求,其应用受到一定的限制。近年来,结构粘结材料、封装材 料、纤维增强材料、层压板、集成电路等方面要求环氧树脂具有更好的综合性能,如韧性好, 内部应力低,耐热性、耐水性、耐候性优良等,所以对环氧树脂的改性已成为一个研宄热点。 作为提高环氧树脂高韧性化的方法,已知有在环氧树脂中添加橡胶弹性体,一般 为反应性液态聚合物,在端基或侧基上带有可与环氧基反应的官能团,近年来由于互穿网 络聚合物技术的应用,橡胶弹性体增韧环氧树脂有了新发展。 另外,热塑性树脂增韧环氧树脂也是一种常用的方法,这些聚合物一般是耐热性 及力学性能都比较好的工程塑料,它们或者以热熔化的方式,或者以溶液的方式掺混入环 氧树脂,主要有聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚醚酰亚胺、聚苯醚、聚碳酸酯等。 纳米核壳结构聚合物同样能够增韧环氧树脂,聚合物粒子的内部和外部分别富集 不同成分,显示出特殊的双层或多层结构,核与壳分别具有不同功能,通过控制粒子尺寸及 改变聚合物组成来改性环氧树脂,可减少内应力,提高粘结强度和冲击性,可获得显著增韧 效果。 近年来,随着电气、电子工业的发展,对绝缘材料的耐热性、耐湿性等提出了更高 要求,以保证电气、电子产品的寿命及可靠性。尤其在电子封装材料的应用上,随着封装材 料由陶瓷封装被塑料封装取代,环氧树脂已占封装材料的90%以上,电子元件的小型化、集 成化使发热量增加,对封装材料提出了新的耐热要求。此外,随着环氧树脂复合材料应用领 域延伸至航空航天、国防等高科技领域,由于使用条件苛刻,对材料的耐热性提出更为严格 的要求,所以开发高耐热性环氧树脂显得尤为重要。 而现阶段,环氧树脂复合材料通常长期使用最高温度为180°C,对于耐温性超过 200°C的复合材料制品鲜有报道,并且随着耐温性的逐渐提高,树脂基体抗冲击性能急剧下 降,使之在承力结构件中的应用受到很大的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足之处,提供一种高韧性高Tg环氧树脂及其 制备方法。 本专利技术的高韧性高Tg环氧树脂,以重量份计,其包含组分及其重量份如下: A,环氧树脂混合物,40-100重量份;所述的环氧树脂混合物包含至少一种多官能 团环氧树脂; B,至少一种热塑性增韧树脂,2-20重量份; C,至少一种纳米核壳粒子,5-40重量份; D,胺类固化剂,34-40重量份。 本专利技术中所述的(A)成分,即环氧树脂混合物,其中包含至少一种多官能团环氧 树脂,所述多官能团环氧树脂包括双官能团环氧树脂、三官能团环氧树脂、四官能团环氧树 脂中的一种或一种以上 另外,该混合物还应该包含其它种类环氧树脂,如双酚A型环氧树脂,双酚F型环 氧树脂,双酚S型环氧树脂,多酚型缩水甘油醚环氧树脂,脂肪族缩水甘油醚型环氧树脂, 缩水甘油酯型环氧树脂,缩水甘油胺型环氧树脂,脂环族环氧树脂,杂环型环氧树脂,混合 型环氧树脂,含卤族元素环氧树脂等多种环氧树脂中的一种或几种组合在一起。 本专利技术中的(B)成分,即热塑性增韧树脂,增韧树脂溶入树脂基体,固化时产生相 分离,形成分散相或连续相,用来提高材料断裂韧性,可保持力学性能,主要包括聚乙烯,聚 氯乙烯,聚四氟乙烯,聚苯乙烯,聚异丁烯,天然橡胶,聚甲基丙烯酸甲酯,聚酰胺,聚醚酰亚 胺,聚醚醚酮,聚醚砜,聚酰亚胺,聚砜等中的一种或几种。 本专利技术中的(C)成分,即纳米核壳粒子,指具有以聚合物为主要成分的粒子状核 部分,采用接枝聚合等方法用与核部分不同的的聚合物被覆核部分表面的一部分或全部。 其中,核部分可以使用下述聚合物或有机硅树脂,所述聚合物是由选自共轭二烯类单体,如 丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯,丙烯酸酯类单体,甲基丙烯酸酯类单体中的一种或多种进行 聚合而得到的。壳部分中必须含有环氧基,在固化中与胺固化剂反应生成羟基,另外,最终 插入混合物中,因此可以实现良好的分散状态,不仅能够提高韧性而且可以保持Tg和弹性 模量。 本专利技术中的(D)成分,即胺类固化剂,根据需要可以选择以下的一种或几种的适 当比例组合:脂肪族胺类,如脂肪族多元胺、聚亚甲基二胺、脂肪族酰胺多胺、含芳香环脂肪 胺等;芳香族胺类,如间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、芳醚二胺和聚芳醚二胺 等;脂环族胺类,如N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、1,3-双(氨甲基)环己烷等;含酰亚胺 结构的固化剂,如双羧基邻苯二甲酰亚胺,双马来酰亚胺;杂环胺类,如具有海因环结构的 二胺、氨基环三聚磷腈、二氮杂萘酮。 另外,⑶成分中还可根据需要选择特定的固化促进剂,以加快固化剂固化环氧树 脂的速率,可以是咪唑类促进剂,如2-甲基咪唑、1-苄基-2-乙基咪唑、1-氨基乙基-2-甲 基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基取代咪唑、咪唑与环氧树脂加成物、咪唑与氰酸酯 的加成物、咪唑金属盐络合物;叔胺及其盐,如2, 4, 6-三(二甲氨基甲基)苯酚、2, 4, 6-三 (二甲氨基甲基)苯酚的三油酸盐、苄基二甲胺;三苯基膦及其鱗盐,如三苯基膦、季鱗化合 物;芳基异氰酸酯的加成物,取代脲、芳基异氰酸酯与咪唑类化合物的加成物;有机羧酸盐 及其络合物,如活性(2-乙基乙酸)铬、有机酸盐-胺络合物。此外,这些固化促进剂可以 单独使用或两种以上按适当比例混合使用。 本专利技术还可根据需要添加树脂流动调节剂,如稀释剂、溶剂、流变剂、增稠剂;增塑 剂;无机填料,如二氧化硅、高岭土、氮化铝、玻璃纤维;增强剂,如纤维增强材料;偶联剂, 如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂;消泡剂,如复合型消泡剂SPA-102, SPA-202 ; 乳化剂,如聚氧乙烯烷基酚缩合物类、聚氧乙烯脂肪醇缩合物类、聚氧乙烯蓖麻油缩合物 类;阻燃剂,如卤化物、磷化物、多磷酸铵、硼酸锌等。 混合物中,多官能团环氧树脂的重量份数为40-100,其余种类环氧树脂重量份数 总和为60-0,两者重量比优选为(50-65) : (50-35)。热塑性树脂重量份数为2-20,纳米核壳 粒子重量份数为5-40,两者重量比优选为(8-15): (10-25)。胺类固化剂D组分重量份数通 常为34-40,根据需要可添加0. 3-1. 0重量份的促进剂。 本专利技术技术方案还包括一种上述高韧性、高耐热性环氧树脂的制备方法,其具体 的制备步骤如下: (1)增韧剂糊的制备,首先称量环氧树脂加入烧杯等混合设备中,然后称量增韧剂 加入上述混合设备,适当温度下机械搅拌两种组分使其混合均匀,然后借助研磨设备使混 合组分中粉末成分均匀分散,从而得到环氧树脂和增韧剂两者均匀混合的增韧剂糊,备用。 (2)高韧性、高Tg环氧树脂组合物的制备,首先分别称量多官能团环氧树脂、增韧 剂糊加入烧杯等混合设备中,将混合物于适当温度下机械搅拌混合均匀,称量其它类型环 氧树脂,如双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种高韧性高Tg环氧树脂,其特征在于,以重量份计,其包含组分及其重量份如下:A,环氧树脂混合物,40‑100重量份;所述的环氧树脂混合物包含至少一种多官能团环氧树脂;B,至少一种热塑性增韧树脂,2‑20重量份;C,至少一种纳米核壳粒子,5‑40重量份;D,胺类固化剂,34‑40重量份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:单瑞俊杨强贾艳荣郭自豪
申请(专利权)人:江苏恒神纤维材料有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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