强度改性剂、改性环氧结构胶及其制备方法技术

本申请公开了强度改性剂、改性环氧结构胶及其制备方法。本申请强度改性剂包括三种规格的碳纳米管，通过复配增效并合理选择组分配比，使得碳纳米管分散均匀，力学性能强，用于基体材料中可以极大提高基体材料的抗剪切强度、抗断裂强度、抗拉伸、抗冲击、抗形变等力学性能；本申请改性环氧结构胶包括环氧树脂、固化剂、稀释剂、强度改性剂，因而力学强度相比现有结构胶具有极大改善，性质稳定、粘接效果好；本申请改性环氧结构胶制备方法包括将各组分混合处理，得到改性环氧结构胶。得到改性环氧结构胶。

【技术实现步骤摘要】
强度改性剂、改性环氧结构胶及其制备方法


[0001]本申请属于复合材料
，具体涉及强度改性剂、改性环氧结构胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]很多材料在特定条件下使用时，会出现强度不够的情况，为此人们经常通过加入强度改性剂制得复合材料来改善材料的抗剪切强度、抗断裂强度、抗拉伸、抗冲击、抗形变等力学性能。对于不同的基体材料，强度改性剂与基体材料的相容性各不相同，制得复合材料的力学强度改良效果也不尽相同，因此需要研发并选用合适的强度改性剂，以及运用合理的工艺来制备复合材料。
[0003]例如现有的结构胶材料中，以环氧树脂为代表的热固性树脂复合材料因具有粘结强度高、内聚强度高、质量轻、耐腐蚀性等优点而应用于航空航天飞行器、电子电器装备、风力发电叶片和汽车制造等领域，具体可用于结构件的粘接以及复合材料制品的修复等等。然而在一些特殊场景下，环氧结构胶单独使用获得的强度依然难以满足强度要求，因此有相关研究在环氧结构胶中加入填料或者增强材料作为强度改性剂，例如将二氧化硅或者碳纳米管(CNTs)等等材料加入其中，从而改善制得复合材料的强度。
[0004]然而现有技术中，虽然加入CNTs理论上会提高环氧结构胶的机械性能，但碳纳米管因为大比表面积和表面能而容易通过范德华力聚集成束，形成团聚体，再加上碳纳米管与环氧树脂基体的界面结合作用相对较弱，若没有合适的处理方法其改性效果会大打折扣。现有技术中的处理方法一般是通过优化工艺而将CNTs充分分散在环氧结构胶中，但其改善效果有限。此外，CNTs用于其他基体材料时也有类似的缺点，因此需要一种对基材力学强度改善效果好，且分散性能好，不易团聚的强度改性剂。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种强度改性剂，以解决现有碳纳米管强度改性剂对于基体材料力学性能改善效果不佳的问题。
[0006]本申请的另一目的在于提供一种改性环氧结构胶及其制备方法，以解决现有环氧结构胶的力学性能改善效果不佳的问题。
[0007]为了实现上述申请目的，本申请第一方面，提供了一种强度改性剂。本申请强度改性剂包括如下质量百分含量的组分：
[0008]第一碳纳米管：15wt％～25wt％；
[0009]第二碳纳米管：50wt％～70wt％；
[0010]第三碳纳米管：15wt％～30wt％；
[0011]第一碳纳米管、第二碳纳米管、第三碳纳米管的长度分别为L1、L2、L3，直径分别为且
[0012]L1、L2、L3独立的为10μm～50μm，其中，L1＜L3，L2＜L3；
[0013]独立的为8nm～40nm，其中，
[0014]本申请强度改性剂通过选择一定长度与直径的三种碳纳米管，按照合理的比例进行复配增效。第三碳纳米管可以形成稳定的骨架结构，且分散程度高，较长的第三碳纳米管相互之间也不易互相缠绕团聚，第一碳纳米管贯穿在骨架之间或分散在骨架的区域中，第二碳纳米管则进一步填充在网状骨架区域内，从而形成致密交联网状结构。通过三种碳纳米管复配增效，使得强度改性剂不易团聚，分散性好，力学强度高，将其作为一些基体材料的增强材料时，可以充分分散在基体材料中，并与之紧密结合，起到类似于基体加强筋的作用，可以有效地传递、分散内应力，提高基体材料的力学性能。
[0015]一些实施例中，L1、L2独立的为10μm～30μm，且30μm＜L3≤50μm；
[0016]独立的为8nm～20nm，且
[0017]一些实施例中，10μm≤L1≤30μm，
[0018]10μm≤L2≤17μm，
[0019]30μm＜L3≤50μm，
[0020]本申请第二方面，提供了一种改性环氧结构胶。本申请改性环氧结构胶以改性环氧结构胶总质量为100％计，包括如下质量百分含量的组分：
[0021]环氧树脂：40wt％～60wt％；
[0022]固化剂：10wt％～25wt％；
[0023]稀释剂：15wt％～30wt％；
[0024]强度改性剂：0.2wt％～2wt％；
[0025]其中，强度改性剂包括上文本申请强度改性剂。
[0026]本申请改性环氧结构胶因含有强度改性剂，从而极大改善了结构胶的抗剪切、抗断裂、抗拉伸、抗冲击、抗形变等等力学性能，而且粘接效果好，可以广泛应用于航空航天飞行器、电子电器装备、风力发电叶片和汽车制造等行业，尤其是航空复材的修复、结构件的粘接等等高要求的应用场景。
[0027]一些实施例中，环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的至少一种。
[0028]一些实施例中，固化剂包括酚醛胺、乙二胺、己二胺、4，4
’
—二氨基二苯砜、间苯二甲胺、聚芳醚二胺中的至少一种。
[0029]一些实施例中，稀释剂包括乙酸丁酯。
[0030]一些实施例中，还包括偶联剂，以改性环氧结构胶总质量为100％计，偶联剂的质量百分含量为：偶联剂：0.1wt％～1wt％；
[0031]一些实施例中，还包括分散剂，以改性环氧结构胶总质量为100％计，分散剂的质量百分含量为：分散剂：0.1wt％～1.5wt％。
[0032]一些实施例中，偶联剂包括γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、β
‑
(3，4
‑
环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
[0033]一些实施例中，分散剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸中的至少一种。
[0034]本申请第三方面，提供了一种改性环氧结构胶的制备方法。本申请制备方法包括如下步骤：
[0035]将原材料进行混合处理，得到改性环氧结构胶；
[0036]原材料包括上文本申请改性环氧结构胶所含的组分。
[0037]本申请制备方法制得的改性环氧结构胶性质稳定，具有优异的抗剪切、抗断裂、抗拉伸、抗冲击、抗形变等等力学性能，且粘接效果好。另外，改性环氧结构胶的制备方法能够保证制备的改性环氧结构胶分散体系和粘结性能稳定，而且效率高，节约生产成本。
[0038]一些实施例中，进行混合处理包括如下步骤：
[0039]将包括上文本申请强度改性剂与稀释剂进行第一混合处理，得到第一混合物；
[0040]将包括第一混合物与环氧树脂进行第二混合处理，得到第二混合物；
[0041]将包括第二混合物与固化剂进行第三混合处理，得到第三混合物；
[0042]将第三混合物进行脱泡处理，得到改性环氧结构胶。
[0043]一些实施例中，第一混合处理还包括加入分散剂的步骤。
[0044]一些实施例中，第二混合处理还包括加入偶联剂的步骤。
[0045]一些实施例中，第一混合处理包括进行均质分散处理、超声分散处理。
[0046]一些实施例中，进行第二混合处理之后和进行第三混合处理之前，还包括将第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强度改性剂，其特征在于，包括如下质量百分含量的组分：第一碳纳米管：15wt％～25wt％；第二碳纳米管：50wt％～70wt％；第三碳纳米管：15wt％～30wt％；所述第一碳纳米管、第二碳纳米管、第三碳纳米管的长度分别为L1、L2、L3，直径分别为且所述L1、L2、L3独立的为10μm～50μm，其中，L1＜L3，L2＜L3；所述独立的为8nm～40nm，其中，2.根据权利要求1所述的强度改性剂，其特征在于：所述L1、L2独立的为10μm～30μm，且30μm＜L3≤50μm；所述独立的为8nm～20nm，且3.根据权利要求1或2所述的强度改性剂，其特征在于：10μm≤L1≤30μm，10μm≤L2≤17μm，30μm＜L3≤50μm，4.一种改性环氧结构胶，其特征在于，以所述改性环氧结构胶总质量为100％计，包括如下质量百分含量的组分：环氧树脂：40wt％～60wt％；固化剂：10wt％～25wt％；稀释剂：15wt％～30wt％；强度改性剂：0.2wt％～2wt％；其中，所述强度改性剂包括权利要求1～3任一项所述的强度改性剂。5.根据权利要求4所述的改性环氧结构胶，其特征在于：所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的至少一种；和/或所述固化剂包括酚醛胺、乙二胺、己二胺、4，4
’‑
二氨基二苯砜、间苯二甲胺、聚芳醚二胺中的至少一种；和/或所述稀释剂包括乙酸丁酯。6.根据权利要求4或5所述的改性环氧结构胶，其特征在于：还包括偶...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟兴帅，李然，
申请(专利权)人：烯湾科城广州新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：