一种环氧树脂材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种环氧树脂材料及其制备方法，环氧树脂材料由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂63～82份，固化剂13～29份，增韧剂1.8～4.3份，活性稀释剂1.8～6份，环氧树脂为主链带苯环的环氧树脂，活性稀释剂为含有端胺基的脂肪链段，脂肪链段中含有呋喃环或苯环。本发明专利技术制备的环氧树脂材料中加入了活性稀释剂，不仅在反应前就能降低环氧树脂体系的粘度，而且固化后得到的环氧树脂材料提高了模量和韧性，增加了环氧体系的凝胶时间。增加了环氧体系的凝胶时间。

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，尤其涉及一种高模量低粘度长凝胶时间的环氧树脂材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有技术中环氧树脂体系普遍存在韧性较低，粘度大和模量低的问题。中国专利申请文件CN 109422867 B中公开了一种高模量低粘度环氧树脂，采用适量添加低粘度的单端脂肪胺，得到低粘度环氧树脂组份，与固化剂混合，进行固化反应，得到拉伸强度高、拉伸模量高、韧性好的环氧树脂固化物，但是虽然降低了环氧树脂的粘度，但其制备的环氧树脂凝胶时间短，一般认为凝胶时间的75％为操作时间，因此使得可操作性降较低。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术中不能在降低黏度的同时兼顾环氧树脂的模量、韧性以及凝胶时间的技术问题，本专利技术提供一种环氧树脂材料及其制备方法，通过将带有呋喃环或苯环的端胺基脂肪链段化合物作为活性稀释剂，不仅在反应前就能降低环氧树脂体系的粘度，而且固化后得到的环氧树脂材料提高了模量和韧性，增加了环氧体系的凝胶时间。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0005]本专利技术第一方面提供一种环氧树脂材料，所述环氧树脂材料由以下重量份的原料制备而成：
[0006][0007]所述环氧树脂为主链带苯环的环氧树脂，所述活性稀释剂为含有端胺基的脂肪链段，所述脂肪链段中含有呋喃环或苯环。
[0008]本专利技术中通过在环氧树脂体系中，添加带有呋喃环或苯环的端胺基脂肪链段化合物作为活性稀释剂，在反应前能够降低环氧树脂体系的粘度。通过向环氧树脂体系加入极少量增韧剂，增韧剂不参与化学反应，在保证完整交联网络的情况下，提高强度和韧性。固化过程中活性稀释剂参与反应，与树脂体系相结合，提供一部分性能。固化后，由于主链上的苯环和侧链上的脂肪链段相互排斥，导致侧链聚集，形成微相分离结构，能够提高环氧树脂材料的模量和韧性。
[0009]由于脂肪链段中含有呋喃环或苯环，为环氧树脂体系提供模量的同时，降低了反应的速度，即提高了凝胶时间，本领域一般认为凝胶时间的75％为操作时间，因此使可操作时间增加。
[0010]作为一种可选的实施方式，本专利技术提供的环氧树脂材料中，所述活性稀释剂为2
‑
氨基乙基呋喃、3
‑
(2
‑
呋喃基)
‑1‑
甲基丙胺、(3,5
‑
二甲基
‑4‑
异唑)乙酸、N
‑
[3
‑
(2
‑
呋喃基)
‑1‑
甲基丙基]‑
n
‑
甲胺、3
‑
苯基
‑1‑
丙胺、1
‑
苯基
‑
2乙基基丁胺、2
‑
甲基
‑4‑
苯基丁胺和6
‑
苯基己胺中的一种或几种。
[0011]作为一种可选的实施方式，本专利技术提供的环氧树脂材料中，所述固化剂为孟烷二胺，异佛尔酮二胺，双(4
‑
氨基
‑3‑
甲基环己基)甲烷，4,4
’‑
二氨基二环己基甲烷，双(4
‑
氨基环己基)甲烷，4,4
’‑
二氨基二苯基甲烷，二氨基二苯基砜和间苯二胺中的一种或几种。
[0012]作为一种可选的实施方式，本专利技术提供的环氧树脂材料中，所述增韧剂为腰果酚、N
‑
二缩水甘油苯胺和丁腈橡胶中的一种或几种。
[0013]作为一种可选的实施方式，本专利技术提供的环氧树脂材料中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂。
[0014]本专利技术第二方面提供上述的环氧树脂材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015]S1、将环氧树脂和活性稀释剂混合后，加热搅拌均匀；
[0016]S2、在步骤S1后的混合物料中加入固化剂和增韧剂后搅拌均匀，抽真空去除气泡；
[0017]S3、将步骤S2后的物料进行浇筑固化，即得环氧树脂材料。
[0018]本申请中是小分子胺类的反应，所以前期放热比较快，直接升高温度会导致剧烈放热，热应力增加，性能降低，因此采用分段加热方式，先以低温反应一段时间，使活性较高的小分子胺类(活性稀释剂)和固化剂部分反应，最后升高温度保证反应完全。
[0019]作为一种可选的实施方式，本专利技术提供的制备方法中，步骤S3中的固化采用分段加热，80～100℃固化2～3h后130～150℃固化3～5h。
[0020]作为一种可选的实施方式，本专利技术提供的制备方法中，步骤S1和步骤S2在恒温油浴槽内加热，油浴槽温度为50～70℃。
[0021]本专利技术的反应机理如下：环氧树脂主链的大量苯环结构，与引入的活性稀释剂上的脂肪侧链结构由于刚柔性的区别而互相排斥，侧链聚集形成微相分离结构。该结构的形成使得环氧网络更加紧实，减小自由体积，从而提高了模量。拉伸后，微相分离结构消失，成为柔性侧链存在于体系中，提高韧性。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0023](1)本专利技术中提供一种环氧树脂，通过将带有呋喃环或苯环的端胺基脂肪链段化合物作为活性稀释剂，在反应前能够降低树脂体系的粘度，固化过程中参与反应，与环氧树脂体系相结合，提高环氧树脂材料的模量和降低了反应速度，增加了凝胶时间。
[0024](2)本专利技术制备的环氧树脂材料拉伸轻度为89～95MPa，拉伸膜量为3.54～3.66GPa，断裂伸长率在6.78以上，体系25℃下粘度在304mPa
·
s以下，凝胶时间增加至84min以上。
具体实施方式
[0025]为了便于理解本专利技术，下文将结合较佳的实施例对本专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。
[0026]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。
[0027]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0028]实施例1：
[0029]双酚A型环氧环氧树脂80g、2
‑
氨基乙基呋喃3g，混合于烧杯置于50℃恒温油浴槽中速搅拌10min，加入孟烷二胺28g、腰果酚2.1g混合于烧杯置于50℃恒温油浴槽中速搅拌10s，抽真空去气泡，即按90℃/3h+140℃/4h浇注固化，即可获得环氧树脂固化物。
[0030]实施例2
[0031]双酚F型环氧环氧树脂75g、3
‑
苯基
‑1‑
丙胺4g，混合于烧杯置于60℃恒温油浴槽中速搅拌10min，加入4,4
’‑
二氨基二环己基甲烷26g、腰果酚1.83g混合于烧杯置于60℃恒温油浴槽中速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂材料，其特征在于，所述环氧树脂材料由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂63～82份，固化剂13～29份，增韧剂1.8～4.3份，活性稀释剂1.8～6份；所述环氧树脂为主链带苯环的环氧树脂，所述活性稀释剂为含有端胺基的脂肪链段，所述脂肪链段中含有呋喃环或苯环。2.根据权利要求1所述的环氧树脂材料，其特征在于，所述活性稀释剂为2
‑
氨基乙基呋喃、3
‑
(2
‑
呋喃基)
‑1‑
甲基丙胺、(3,5
‑
二甲基
‑4‑
异唑)乙酸、N
‑
[3
‑
(2
‑
呋喃基)
‑1‑
甲基丙基]
‑
n
‑
甲胺、3
‑
苯基
‑1‑
丙胺、1
‑
苯基
‑
2乙基基丁胺、2
‑
甲基
‑4‑
苯基丁胺和6
‑
苯基己胺中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的环氧树脂材料，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯学斌，陈煌，黄逸舟，喻雄，黄明富，王婧，李诚亮，付国良，甄波，马思，刘洁，朱光旭，杨吉颖，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：