一种低粘度高力学强度的环氧树脂复合材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低粘度高力学强度的环氧树脂复合材料及制备方法。本发明专利技术的环氧树脂复合材料是由包括以下组分的原料制备而得：环氧树脂、固化剂、多维复配分散液及增强剂。本发明专利技术采用不同环氧树脂与多维复配分散液搭配，在不引入其他官能团的基础上，使多维度纳米填料能够稳定分散，产生优异的协同效果，并且通过增强剂的添加制备出新型的低粘度高力学强度的环氧树脂复合材料。本发明专利技术的环氧树脂复合材料制备方法简单、工艺稳定性极高，使体系具有较低的粘度来提高工艺可操作性的同时又具有优异的力学性能。优异的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种低粘度高力学强度的环氧树脂复合材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子合成与制备
，具体是涉及一种低粘度高力学强度的环氧树脂复合材料及制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂体系因其力学性能高、附着力强、固化收缩率小、工艺性好、优良的电绝缘性优良、稳定性好和抗化学药品性优良等优点被广泛应用。低粘高强高模的高性能环氧体系一直是人们追求的目标。环氧树脂常用的增强方法主要是弹性体增强、纳米填料增强、纤维增强、热塑性聚合物共混增强及共聚改性等方法。但在高性能环氧体系中往往存在粘度大、工艺复杂等问题，大大限制了高性能环氧体系的应用，纳米填料增强也是环氧树脂增强的常用手段，但由于纳米填料其易团聚难分散，往往增强效果难以达到预期，使纳米填料的优异性能难以得到完全应用。而且，目前单一维度的纳米填料也已经难以满足当前对环氧树脂增强的需求。
[0003]因此，在提高工艺操作性的同时能够提高环氧树脂复合材料的性能，是目前急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种低粘度高力学强度的环氧树脂复合材料及制备方法。本专利技术的环氧树脂复合材料是由包括以下组分的原料制备而得：环氧树脂、固化剂、多维复配分散液及增强剂。本专利技术采用不同环氧树脂与多维复配分散液搭配，在不引入其他官能团的基础上，使多维度纳米填料能够稳定分散，产生优异的协同效果，并且通过增强剂的添加制备出新型的低粘度高力学强度的环氧树脂复合材料。本专利技术的制备方法简单、操作简便，工艺稳定性极高，主体环氧树脂随单官环氧稀释剂的加入，既使体系具有较低的粘度来提高工艺可操作性的同时又具有优异的力学性能。本体系环氧树脂优选组分强度可达113Mpa，弹性模量最高可达4.2GPa，室温(24℃)粘度可达4300cp以下。
[0005]本专利技术的目的之一是提供一种低粘度高力学强度的环氧树脂复合材料。
[0006]所述环氧树脂复合材料是由包括以下组分的原料制备而得：
[0007]各组分按重量份数计，
[0008]环氧树脂100重量份；
[0009]固化剂20～80重量份，优选为25～70重量份，更优选为40～60重量份；
[0010]多维复配分散液5～80重量份，优选为10～70重量份，更优选为10～40重量份；
[0011]增强剂1～10重量份，优选为1～7重量份；
[0012]所述多维复配分散液浓度为1～15mg/mL，优选为1～10mg/mL，更优选为1～7mg/mL。
[0013]本专利技术的一种优选地实施方式中，
[0014]所述多维复配分散液中分散介质为芳香类单官环氧活性稀释剂，优选为苯基缩水
甘油醚、苄基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、氧化苯乙烯、对叔丁基苯基缩水甘油醚、对异丁基苯基缩水甘油醚中的一种或组合。
[0015]本专利技术的一种优选地实施方式中，
[0016]所述多维复配分散液中分散物是多维度纳米填料，为石墨烯、碳纳米管、气相白炭黑中的至少两种。
[0017]优选地，
[0018]当多维复配分散液中分散物为石墨烯和碳纳米管两种时，以分散物总质量为100％计，其中，石墨烯占10～90％，优选占40～60％；和/或，当多维复配分散液中分散物为石墨烯和气相白炭黑两种时，以分散物总质量为100％计，其中，石墨烯占10～90％，优选占40～60％；和/或，当多维复配分散液中分散物为碳纳米管和气相白炭黑两种时，以分散物总质量为100％计，其中，碳纳米管占10～90％，优选占40～60％；和/或，当多维复配分散液中分散物为石墨烯、碳纳米管、气相白炭黑中的三种时，其质量比例石墨烯：碳纳米管：气相白炭黑为1：(0.1～10):(0.1～10)，优选石墨烯：碳纳米管：气相白炭黑为1:1:1或1:2:1或1:1:2或2:1:1。
[0019]本专利技术的一种优选地实施方式中，
[0020]所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、特种环氧树脂中的一种或组合，优选为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、4,5
‑
环氧己烷
‑
1,2
‑
二甲酸二缩水甘油酯、四缩水甘油基二甲苯二胺、三缩水甘油基
‑
p
‑
胺基苯酚、四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷、四苯基缩水甘油醚基乙烷、三苯基三缩水甘油醚基甲烷、邻甲酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂、BPA酚醛环氧树脂、双环戊二烯苯酚型环氧树脂中的一种或组合。
[0021]本专利技术的一种优选地实施方式中，
[0022]所述固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂中的一种或组合，优选为邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、烯烃基丁二酸酐、四氢苯二甲酸酐、六氢苯二甲酸酐、甲基六氢苯二甲酸酐、异佛尔酮二胺、二氨基二苯基甲烷、间苯二胺、二氨基二苯砜、间二甲苯二胺、间二甲苯二胺曼尼期碱中的一种或组合。
[0023]本专利技术的一种优选地实施方式中，
[0024]所述增强剂为丙基酚、丁基酚、戊基酚、庚基酚、壬基酚、癸基酚中的一种或组合。
[0025]本专利技术的目的之二是提供一种本专利技术的目的之一的环氧树脂复合材料的制备方法。
[0026]所述方法包括：
[0027]所述组分按所述用量混合均匀后制得所述低粘度高力学强度的环氧树脂复合材料。
[0028]本专利技术可优选采用的具体技术方案如下：
[0029]按照比例称重环氧树脂、固化剂、增强剂及多维复配分散液(将多维度纳米填料加入到芳香类单官环氧活性稀释剂中低温超声分散1～3h，即可得到多维复配分散液),在三维混合实验机中混合均匀后(当固化剂为固体时优选将上述组分放入80～100℃真空烘箱熔融5～30min再次加到三维混合实验机中混合均匀)即可得到一种新型低粘度高力学强度的环氧树脂复合材料，通过行星共混仪除泡后，按照升温程序150℃1h、180℃3h固化后得到测试样品。
[0030]本专利技术的有益效果如下：
[0031]目前高性能环氧树脂体系增强方法普遍操作复杂，工艺难度大，不利于应用，本专利技术采用不同环氧树脂与多维复配分散液(由多维度纳米填料加入到芳香类单官环氧活性稀释剂中低温超声分散制得)搭配，使多维度纳米填料产生协同作用，并且加入了增强剂，侧烷基链的引入，具有增韧增强效果。多维复配分散液有如下优点：分散介质对基体存在抗塑化增强作用，且分散介质因低粘，芳香结构对碳基纳米填料具有优异的非共价分散效果，多个维度纳米填料复配，存在协同机制，更有利于载荷传递网络的搭建，相同浓度下具有比单一维度纳米填料更优异的效果。
[0032]本专利技术的技术方案通过芳香类单官环氧活性稀释剂的加入提高本体性能的同时使得纳米填料具有更优的分散性并降低粘度大大降低工艺难度，通过增强剂的加入达到增强的效果。
[0033]本专利技术的有益结果在于：该种高性能环氧树脂复合材料胶粘剂体系在大大提高本体性能的基础上，简便了工艺，提高可操作性为高性能树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低粘度高力学强度的环氧树脂复合材料，其特征在于：所述环氧树脂复合材料是由包括以下组分的原料制备而得：各组分按重量份数计，所述多维复配分散液浓度为1～15mg/mL。2.如权利要求1所述的环氧树脂复合材料，其特征在于：各组分按重量份数计，3.如权利要求1所述的环氧树脂复合材料，其特征在于：所述多维复配分散液浓度为1～10mg/mL。4.如权利要求1所述的环氧树脂复合材料，其特征在于：所述多维复配分散液中分散介质为芳香类单官环氧活性稀释剂；所述多维复配分散液中分散物为石墨烯、碳纳米管、气相白炭黑中的至少两种。5.如权利要求4所述的环氧树脂复合材料，其特征在于：所述芳香类单官环氧活性稀释剂为苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、氧化苯乙烯、对叔丁基苯基缩水甘油醚、对异丁基苯基缩水甘油醚中的一种或组合。6.如权利要求1所述的环氧树脂复合材料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、特种环氧树脂中的一种或组合。7.如权利要求6所述的环氧树脂复合材料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、4,5
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【专利技术属性】
技术研发人员：张军营，陈冶，程珏，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：