[发明专利]高性能复合材料用双酚A型环氧树脂组合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能复合材料用双酚A型环氧树脂组合物的制备方法。更确切地说涉及一种高性能复合材料用增韧剂增韧的双酚A型环氧树脂组合物的制备方法。

背景技术

环氧树脂的主要用途已从主要用于强力胶黏剂转向主要用于高性能复合材料的基体树脂用途。美国受到航空航天工业用高性能复合材料驱动，复合材料用环氧树脂年均递增12％。

双酚A二缩水甘油醚和四缩水甘油基二亚甲基二苯胺(TGMDA)是用于先进复合材料的主要环氧树脂。双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)主要用作长丝缠绕零件和预浸料等。TGMDA用4,4’-二氨基二苯砜或纳迪克甲苯酐(NMA)作固化剂主要用于预浸渍料。

由于环氧树脂耐久性、尺寸稳定性、耐高温性和与各种增强剂的配合性好，使得环氧树脂普遍成为先进复合材料的母体树脂。

为了改善环氧树脂的脆性，目前普遍采用的办法是用端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)对环氧树脂进行增韧。在叔胺或仲胺化合物催化剂存在下，CTBN的羧基反应常可达到100％。由羧基的作用使得CTBN分子和环氧树脂基体间形成化学键，最后形成端环氧基预聚物，再用固化剂固化。在增韧过程中物料比例，反应参数，不同厂家均有不同。而聚丁二烯橡胶纳米核壳粒子增韧环氧树脂也是目前比较新颖的一种方法，它是通过一种特定的技术将纳米级橡胶粒子分散于环氧树脂中，形成一种分布均匀的聚丁二烯橡胶纳米核壳粒子增韧体系。与环氧树脂有很好的相容性。还有一些传统的如丁腈橡胶、热塑性树脂等等增韧剂用于环氧体系。

根据不同用途筛选适用的增韧剂仍然是一个新课题。尤其适用于树脂传递模塑成型(RTM)工艺、(缠绕、拉挤工艺)制复合材料制品所需的环氧树脂组合物就成为特定研究课题。

发明内容

本发明者们拥有合成环氧树脂的多年的经验，为了满足用户提出的用树脂传递模型(RTM)制复合材料制品的要求做了专门的研究，现在获得了完整的技术方案。

高性能复合材料用双酚A型环氧树脂组合物的制备方法，该制备方法的原料组成包括A组分和B组分；其中A组分原料组成包括：50～80重量份环氧值为0.51～0.56，黏度5000～10000mPa.S的双酚A型环氧树脂，10～30重量份增韧剂是从聚丁二烯橡胶纳米核壳粒子、端羧基液体丁腈橡胶改性的环氧树脂中任选一种，10～20重量份稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚；B组分原料组成包括：80～90重量份固化剂甲基四氢苯酐，2～5重量份促进剂三(二甲氨基甲基)苯酚或2-乙基-4-甲基咪唑中的任意一种或两种混合物；具体制备法是：把环氧值为0.51～0.56，黏度5000～10000mPa.S的双酚A型环氧树脂、增韧剂和稀释剂混合均匀构成A组分，把固化剂和促进剂混合均匀构成B组份；A组分与B组分的重量比为1-1.2:1，应用时把A组分和B组分混合均匀，混合粘度为200～500mPa.S，浇铸制件于70℃固化2～3小时，冷却至室温测试样件性能，结果为无缺口冲击强度为≥15kJ/m²，弯曲强度≥130MPa，热变形温度110～120℃，可在90℃下长期使用。

本发明的较佳实施方案是：该制备方法的原料组成包括A组分和B组分；其中A组分原料组成包括：60～80重量份环氧值为0.51～0.56，黏度5000～10000mPa.S的双酚A型环氧树脂，10～20重量份增韧剂聚丁二烯橡胶纳米核壳粒子，10～20重量份稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚；B组分原料组成包括：80～90重量份固化剂甲基四氢苯酐，2～5重量份促进剂三(二甲氨基甲基)苯酚或2-乙基-4-甲基咪唑中的任意一种或两种混合物；具体制备方法是：把环氧值为0.51～0.56，黏度5000～10000mPa.S的双酚A型环氧树脂、增韧剂和稀释剂混合均匀构成A组分，把固化剂和促进剂混合均匀构成B组份；A组分与B组分的重量比为1～1.2:1，应用时把A组分和B组分混合均匀，混合粘度为200～500mPa.S，浇铸制件于70℃固化2～3小时，冷却至室温测试样件性能，结果为无缺口冲击强度为≥15kJ/m²，弯曲强度≥130MPa，热变形温度110～120℃，可在90℃下长期使用。所述的增韧剂聚丁二烯橡胶纳米核壳粒子的粒子尺寸为100纳米。