环氧树脂增韧剂、环氧树脂组合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种环氧树脂增韧剂、环氧树脂组合物及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域，所述的环氧树脂增韧剂，结构式如式I所示，其中，R为CH3、苯基、CF3或C2H5；m＝60～100，n＝0～20；本发明专利技术所述的环氧树脂增韧剂，其主链链中含有有机硅长链、有机硅短链以及苯环，侧链中含有环氧基团，与环氧树脂体系有良好的相容性，有机硅主链使其具有良好的流动性，易于和环氧树脂混合加工；能够有效提高环氧树脂的冲击性能、剪切性能和拉伸性能，达到增韧增强的目的，同时材料的热稳定性、耐水性能和耐老化性能不降低，进一步拓宽了环氧树脂的应用范围；的应用范围；的应用范围；

【技术实现步骤摘要】
环氧树脂增韧剂、环氧树脂组合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种环氧树脂增韧剂、环氧树脂组合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]环氧树脂已广泛应用作热固性塑料、胶黏剂、涂料、电子包装、复合材料和其他工程材料。由于其高度交联的网络结构和高度刚性环氧树脂通常表现出机械强度高，尺寸稳定性好，但抗裂抗冲击差。所以增加环氧树脂及其复合材料他们的长期可靠性对于许多应用都非常重要，例如风力涡轮机叶片等。为了能满足更高的要求，开发同时具有优异的刚性和良好的韧性的高性能环氧树脂逐步成为研究热点，和工业发展中急需解决的问题。
[0003]环氧树脂的增韧途径主要有一下几种，一是橡胶弹性体增韧，二是热塑性树脂增韧，三是刚性粒子增韧，近年来通过引入软段有机机硅增韧环氧树脂成为研究热点。例如,线性端环氧官能化和胺基化聚二甲基硅氧烷(PDMS)常用于环氧树脂的增韧，其韧性能得到改善但由于有机硅和环氧树脂的相容性非常差导致相分离，所以其他力学性能大大降低。另外具有特殊结构:如笼状、梯状和超支化聚硅氧烷，可以通过附加各种功能有机基团进一步功能化，例如利用环氧功能化笼状多面体低聚硅倍半氧烷(POSS)增强环氧树脂，刚性硅笼提供强度，功能化基团增强硅笼和环氧固化体系的相互作用而提供适当的韧性，同时耐热性也得到改善。但是它们的合成和分离相当复杂，成本非常高，限制了它们的大规模生产，从而极大地限制了它们的应用潜力。
[0004]针对上述问题，如何提供一种能够提高环氧树脂韧性的增韧剂成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种环氧树脂增韧剂、环氧树脂组合物及其制备方法和应用，所述的环氧树脂增韧剂能够有效提高环氧树脂的冲击性能、剪切性能和拉伸性能，达到增韧增强的目的，进一步拓宽了环氧树脂的应用范围。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种环氧树脂增韧剂，结构式如式I所示：
[0008][0009]其中，R为CH3、苯基、CF3或C2H5；
[0010]m＝60～100，n＝0～20。
[0011]本专利技术所述的环氧树脂增韧剂，其主链链中含有有机硅长链、有机硅短链以及苯环，侧链中含有环氧基团，与环氧树脂体系有良好的相容性，有机硅主链使其具有良好的流
动性，易于和环氧树脂混合加工；能够有效提高环氧树脂的冲击性能、剪切性能和拉伸性能，达到增韧增强的目的，同时材料的热稳定性、耐水性能和耐老化性能不降低，进一步拓宽了环氧树脂的应用范围。
[0012]所述的环氧树脂增韧剂的分子量高，达到4～8万，粘度在3000～5000cps，环氧值在0.2～0.35。
[0013]所述的环氧树脂增韧剂，能够解决物理增韧中存在的增韧粒子由于难以控制在较小水平、粒径大小不稳定、与环氧树脂配合使用时存在分散困难的问题，其虽然分子量高，但是粘度不高，避免了使用过程中存在的黏度大、添加量大和使用过程中产生的溶剂对环境的污染问题。
[0014]其中，所述的环氧树脂增韧剂与环氧组分一起参与固化反应，形成均匀分散的交联结构，使用寿命更长，避免了由于采用控制分子交联状态的不均匀性以形成有利于塑性形变的结构实现增韧的方法而引起体系机械性能的明显下降。
[0015]本专利技术还提供了一种环氧树脂增韧剂的制备方法，包括以下步骤：
[0016]将二烯丙基双酚A环氧树脂、端氢硅油、催化剂在溶剂存在下搅拌均匀，在60～75℃下反应0.5～4h，再加入四甲基二氢二硅氧烷，在75～85℃下进行扩链反应0.5～6h，去除溶剂，得到环氧树脂增韧剂。
[0017]作为本专利技术的优选实施方案，所述端氢硅油的结构式如式II所示：
[0018][0019]其中，R为CH3、苯基、CF3或C2H5。
[0020]作为本专利技术的优选实施方案，所述端氢硅油的含氢量为0.05％～0.18％。
[0021]其中实施例用到的端氢硅油的含氢量为0.18％，R为甲基。
[0022]作为本专利技术的优选实施方案，所述二烯丙基双酚A环氧树脂、端氢硅油、催化剂、四甲基二氢二硅氧烷的质量比为(20～80)：(1～6)：(0.1～0.6)：(10～40)。
[0023]作为本专利技术的优选实施方案，所述溶剂包括甲苯、异丙醇、二甲苯、丙酮中的至少一种。
[0024]作为本专利技术的优选实施方案，所述催化剂包括铂金催化剂。
[0025]作为本专利技术的优选实施方案，所述二烯丙基双酚A环氧树脂的结构式如式III所示：
[0026][0027]作为本专利技术的优选实施方案，所述二烯丙基双酚A环氧树脂的制备方法，包括以下
步骤：
[0028]将烯丙基双酚A、相转移催化剂、环氧氯丙烷在75～90℃下搅拌反应1～6h，降温至55～70℃，加入氢氧化钠溶液，反应1～4h，过滤，旋转蒸发，再加入氢氧化钠溶液，在80～90℃下反应1～4h，洗涤，甲苯萃取，蒸馏，得到二烯丙基双酚A环氧树脂。
[0029]本专利技术二烯丙基双酚A环氧树脂、环氧树脂增韧剂涉及到的反应方程式如下：
[0030]Step 1：Synthesis of DADGEBA
[0031][0032]作为本专利技术的优选实施方案，所述烯丙基双酚A、相转移催化剂、环氧氯丙烷的质量比为(40～80)：(0.1～0.5)：(80～120)。
[0033]作为本专利技术的优选实施方案，所述相转移催化剂包括四甲基溴化铵。
[0034]作为本专利技术的优选实施方案，所述氢氧化钠溶液为2～50wt％的氢氧化钠溶液。
[0035]本专利技术还提供了一种环氧树脂组合物，包括A组分和B组分；
[0036]所述A组分包括以下质量份的组分：60～80份环氧树脂、5～25份环氧树脂增韧剂；
[0037]所述B组分包括以下质量份的组分：85～95份固化剂、3～7份促进剂；
[0038]所述环氧树脂增韧剂为上述式I所述的环氧树脂增韧剂或上述所述的制备方法制备得到的环氧树脂增韧剂。
[0039]作为本专利技术的优选实施方案，所述A组分还包括以下质量份的组分：5～10份稀释剂、0.3～1份消泡剂。
[0040]作为本专利技术的优选实施方案，所述A组分、B组分的质量比为(1～8)：1。
[0041]作为本专利技术的优选实施方案，所述环氧树脂包括双酚A型、双酚F型、脂环族环氧树脂中的至少一种。
[0042]作为本专利技术的优选实施方案，所述稀释剂C12
‑
C14烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、1,6
‑
己二醇二缩水甘油醚、1,2
‑
环己二醇二缩
水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、苯甲醇、苯乙醇、壬基酚、碳酸丙烯酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二异丙醇甲醚、甲苯、二甲苯中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂增韧剂，其特征在于，结构式如式I所示：其中，R为CH3、苯基、CF3或C2H5；m＝60～100，n＝0～20。2.根据权利要求1所述的环氧树脂增韧剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将二烯丙基双酚A环氧树脂、端氢硅油、催化剂在溶剂存在下搅拌均匀，在60～75℃下反应0.5～4h，再加入四甲基二氢二硅氧烷，在75～85℃下进行扩链反应0.5～6h，去除溶剂，得到环氧树脂增韧剂。3.根据权利要求2所述的环氧树脂增韧剂的制备方法，其特征在于，所述端氢硅油的结构式如式II所示：其中，R为CH3、苯基、CF3或C2H5。4.根据权利要求2所述的环氧树脂增韧剂的制备方法，其特征在于，所述二烯丙基双酚A环氧树脂、端氢硅油、催化剂、四甲基二氢二硅氧烷的质量比为(20～80)：(1～6)：(0.1～0.6)：(10～40)。5.根据权利要求2所述的环氧树脂增韧剂的制备方法，其特征在于，所述二烯丙基双酚A环氧树脂的结构式如式III所示：6.根据权利要求5所述的环氧树脂增韧剂的制备方法，其特征在于，所述二烯丙基双酚A环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：将烯丙基双酚A、相转移催化剂、环氧氯丙烷在75～90℃下搅拌反应1～6h，降温至55～70℃，加入氢氧化钠溶液，反应1～4h，过滤，旋转蒸发，再加入氢氧化钠溶液，在80～90℃下反应1～4h，洗涤，甲苯萃取，蒸馏，得到二烯丙基双酚A环氧树脂。7.根据权利要求6所述的环氧树脂增韧剂的制备方法，其特征在于，所述烯丙基双酚A、相转移催化剂、环氧氯丙烷的质量比为(40～80)：(0.1～0.5)：(80～120)；和/或所述相转移催化剂包括四甲基溴化铵。
8.一种环氧树脂组合物，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金明，艾娇艳，李华林，徐文远，赵志垒，薛阳，
申请(专利权)人：广州集泰化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：