通过石墨烯和嵌段共聚物改性的环氧的协同增韧制造技术

实施方案涉及组合物，所述组合物包含：(i)两亲性嵌段共聚物；(ii)树脂材料；和经胺改性的石墨烯氧化物；其中所述组合物显示出临界应变能释放率(GIc)值相对于预测值的协同效应，所述预测值通过将(i)纯树脂材料的GIc值，加上(ii)在将所述两亲性嵌段共聚物添加到所述树脂材料中时发现的相对于所述纯树脂材料的GIc差值，加上(iii)在将所述经胺改性的石墨烯氧化物添加到所述树脂材料中时发现的相对于所述纯树脂材料的GIc差值来计算。

Synergistic Toughening of Epoxy Modified by Graphene and Block Copolymer

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过石墨烯和嵌段共聚物改性的环氧的协同增韧相关申请的交叉引用本申请要求于2016年9月6日提交的美国临时申请序列号62/383,652的优先权的权益，其通过引用并入，如同在本文中充分陈述一样。政府权利本文所公开的主题是在国家科学基金会授予的基金号1420013的政府支持下完成的。政府对本文所公开的主题拥有某些权利。
本公开内容涉及具有改善的韧性的环氧树脂。
技术介绍
玻璃状热固性材料如环氧是脆性的，并且缺乏许多应用所需的机械韧性。环氧热固性材料的传统增韧策略大致可以分为两类：用柔性添加剂(包括液体橡胶和两亲性嵌段共聚物)改性；用刚性填料如二氧化硅颗粒、碳纳米管、粘土和石墨烯改性。这两类都有其局限性。在经柔性添加剂增韧的环氧中，改性剂如液体橡胶必须以高填充量(约20重量％)添加以实现令人满意的韧性改善。然而，所得环氧产品具有显著降低的弹性模量、硬度和玻璃化转变温度，并且它们很可能失去光学透明性。由于嵌段共聚物在低填充量下(约5重量％)出色的增韧效果(将G1c提高了一个数量级)，其可以克服这些副作用，然而弹性模量的适度下降(约10％)仍然是不可避免的。在经刚性填料增韧的环氧中，对于期望的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合物，包含：两亲性嵌段共聚物，所述两亲性嵌段共聚物包含至少一种环氧可混溶嵌段和至少一种环氧不混溶嵌段；树脂材料；和经胺改性的石墨烯氧化物；其中所述组合物显示出临界应变能释放率(GIc)值相对于预测值的协同效应，所述预测值通过将(i)纯树脂材料的GIc值，加上(ii)在将所述两亲性嵌段共聚物添加到所述树脂材料中时发现的相对于所述纯树脂材料的GIc差值，加上(iii)在将所述经胺改性的石墨烯氧化物添加到所述树脂材料中时发现的相对于所述纯树脂材料的GIc差值来计算。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.06 US 62/383,6521.一种组合物，包含：两亲性嵌段共聚物，所述两亲性嵌段共聚物包含至少一种环氧可混溶嵌段和至少一种环氧不混溶嵌段；树脂材料；和经胺改性的石墨烯氧化物；其中所述组合物显示出临界应变能释放率(GIc)值相对于预测值的协同效应，所述预测值通过将(i)纯树脂材料的GIc值，加上(ii)在将所述两亲性嵌段共聚物添加到所述树脂材料中时发现的相对于所述纯树脂材料的GIc差值，加上(iii)在将所述经胺改性的石墨烯氧化物添加到所述树脂材料中时发现的相对于所述纯树脂材料的GIc差值来计算。2.根据权利要求1所述的组合物，其中至少一种环氧可混溶嵌段包含聚(环氧烷)。3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述聚(环氧烷)嵌段包含聚(环氧乙烷)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中至少一种环氧不混溶嵌段包含一个或更多个具有至少四个碳原子的环氧烷单体单元。5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述环氧不混溶嵌段包含聚(环氧丁烷)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中所述两亲性嵌段共聚物的分子量(Mn)为约1000至约30000。7.根据权利要求1至6中任一项所述的组合物，其中环氧可混溶嵌段与环氧不混溶嵌段的重量比为9:1至1:9。8.根据权利要求1至7中任一项所述的组合物，其中基于所述组合物的总重量，经胺改性的石墨烯氧化物的量为约0.04重量％至约5重量％。9.根据权利要求1至7中任一项所述的组合物，其中基于所述组合物的总重量，经改性的石墨烯氧化物的量为约0.1重量％至约2重量％。10.根据权利要求1至9中任一项所述的组合物，其中所述经胺改性的石墨烯氧化物包括用胺封端的聚(丁二烯-丙烯腈)进行的表面改性。11.根据权利要求1至10中任一项所述的组合物，其中所述经胺改性的石墨烯氧化物包含胺官能化的剥离的石墨烯氧化物。12.根据权利要求1至11中任一项所述的组合物，其中所述嵌段共聚物包括聚(环氧乙烷)-b-聚(环氧丁烷)(PEO-b-PBO)和聚(环氧乙烷)-b-聚(环氧丁烷)-b-聚(环氧乙烷)(PEO-b-PBO-b-PEO)中的至少一者。13.根据权利要求1至12中任一项所述的组合物，另外包含第二两亲性嵌段共聚物，所述第二两亲性嵌段共聚物包括聚(环氧乙烷)-b-聚(乙烯-交替-丙烯)(PEO-b-PEP)、聚(异戊二烯-b-环氧乙烷)(PI-b-PEO)、聚(乙烯丙烯-b-环氧乙烷)(PEP-b-PEO)、聚(丁二烯-b-环氧乙烷)(PB-b-PEO)、聚(异戊二烯-b-环氧乙烷-b-异戊二烯)(PI-b-PEO-PI)、聚(环氧乙烷-b-异戊二烯-b-环氧乙烷)(PEO-b-PI-b-PEO)、聚(异戊二烯-b-环氧乙烷-b-甲基丙烯酸甲酯)(PI-b-PEO-b-PMMA)；或其混合物。14.根据权利要求1至13中任一项所述的组合物，其中所述树脂材料包括环氧或聚氨酯中的一者或两者。15.根据权利要求1至14中任一项所述的组合物，其中所述树脂包括环氧乙烯基酯树脂，所述环氧乙烯基酯树脂包含(a)聚环氧化物树脂；与(b)不饱和羧酸、或者不饱和羧酸和马来酸酐的混合物的反应产物。16.根据权利要求1至15中任一项所述的组合物，相对于所述纯树脂材料，所述组合物的临界应变能释放率(GIc)增加至少10倍。17.根据权利要求1至16中任一项所述的组合物，其中所述协同效应为至少25％。18.根据权利要求1至17中任一项所述的组合物，其中所述经胺改性的石墨烯氧化物通过包括以下步骤的方法来生产：(i)使石墨烯氧化物与二异氰酸酯化合物反应以产生经异氰酸酯改性的石墨烯氧化物以及(ii)使所述经异氰酸酯改性的石墨烯氧化物与二胺化合物反应以产生所述经胺改性的石墨烯氧化物。19.根据权利要求1至18中任一项所述的组合物，包含：约75重量％至约98重量％的树脂材料；约2重量％至约20重量％的两亲性嵌段共聚物；和约0.04重量％至约5重量％的经胺改性的石墨烯氧化物；重量百分比基于所述组合物的总重量并...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·S·巴泰斯，洛兰·弗朗西斯，李拓奇，
申请(专利权)人：明尼苏达大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US