[发明专利]一种增韧改性环氧树脂复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种增韧改性环氧树脂复合材料的制备方法，属于环氧树脂复合材料技术领域。所述制备方法，首先以γ‑缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷与芳香胺反应，然后，反应产物与甲基三乙氧基硅烷在十六烷基三甲基氢氧化铵的催化作用下进行缩合反应，得到环氧树脂增韧改性剂，将此环氧树脂增韧改性剂添加到环氧树脂中，制备出增韧改性环氧树脂复合材料。对复合材料进行增韧效果和耐热性测试，结果发现环氧树脂拉伸强度、抗冲击强度增强，耐热性提高。

技术领域

本发明公开了一种增韧改性环氧树脂复合材料的制备方法，属于环氧树脂复合材料技术领域。

背景技术

环氧树脂是一类重要的热固化树脂，也是聚合物材料里被广泛应用的树脂之一。它具有优秀的粘合性、耐磨性、电绝缘性、良好的尺寸稳定性和化学稳定性，并且耐高温和低温，容易加工和成本低廉，广泛用于粘合剂、电子仪器仪表、航空航天、机械、轻工、建筑、涂料、电气和电子绝缘材料和先进复合材料中。

笼型低聚倍半硅氧烷(RSiO_1.5)_n(n≥4)近年来作为改性剂或共聚单体用于高分子材料的改性、制备纳米复合材料引起了人们的兴趣。具有适当官能团的POBA可形成分子级有机-无机杂化物,由它构成的材料可望具有高硬度和高热稳定性。这类材料在航天航空、塑料改性等领域有广泛用途。

由于环氧树脂固化后交联密度高,呈三维网状结构，存在内应力大、质脆、耐疲劳性、耐热性、耐冲击性差等不足，导致剥离强度、剪切强度较差、开裂应变低等缺点，在那些需要高耐冲击和抗断裂性能的应用上很有限。随着市场的不断发展，如何获得性能更加优异的环氧树脂材料，以适应市场的需求，是现在对环氧树脂增韧改性的方向，也一直是国内外研究的焦点，因此研究环氧树脂的增韧成为复合材料领域的一大热点。

发明内容

为了克服目前环氧树脂性脆的缺陷，本发明合成了一种新型结构的八聚笼型倍半硅氧烷，并且将芳香胺引入该笼型倍半硅氧烷，合成了一种环氧树脂增韧改性剂，将其添加到环氧树脂E44中，制备出增韧改性环氧树脂复合材料。对复合材料进行拉伸强度、抗冲击强度和断裂伸长率等力学性能测试和热稳定性测试，结果发现所得环氧树脂复合材料具有较好的增韧效果和高温稳定性。

一种增韧改性环氧树脂复合材料的制备方法，反应包括下列步骤：

1)向甲苯中加入γ-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、芳香胺，在85～90℃氮气保护下进行反应，得到中间产物；

2)将甲基三乙氧基硅烷和步骤1所得中间产物缓慢加入到水、催化剂、异丙醇和乙腈的混合溶液中，在机械搅拌并氮气保护下，在恒温下冷凝回流反应，然后降至室温，得到粗产物，分离纯化后得到环氧树脂增韧改性剂；

3)将步骤2中所得环氧树脂增韧改性剂加入到环氧树脂中搅拌均匀，再加入固化剂，置于60～70℃烘箱中，待气泡完全消失后，将其倒入模具中，升温固化，待材料完全固化后冷却，得到增韧改性环氧树脂复合材料。

在一种实施方式中，所述步骤1)具体为：

向150毫升甲苯中，加入γ-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷55.68克，加入芳香胺，搅拌均匀，升温到85～90℃，在氮气保护下反应5小时，反应结束后，减压蒸馏蒸干溶剂，得到中间产物。

在一种实施方式中，所述步骤2)具体为：

将甲基三乙氧基硅烷106.98克和步骤1所得产物缓慢加入到120g去离子水、催化剂4.0克、60ml异丙醇和15ml乙腈混合溶液中，搅拌使溶液充分混合，在机械搅拌并氮气保护下，在恒温下冷凝回流反应一定时间，然后降至室温，得到粗产物；用四氢呋喃将产物沉淀出来，再用四氢呋喃清洗沉淀3次，过滤，在100℃的真空箱烘干24小时，得到环氧树脂增韧改性剂。

在一种实施方式中，所述步骤3)具体为：