[发明专利]可控自组装聚合物微球以及环氧树脂增强增韧改性方法

说明书

本发明提供一种可控自组装聚合物微球以及环氧树脂增强增韧改性方法，加入溶剂、乳化剂、助剂和聚合物单体，通过超声驱动自组装；所述的聚合物单体为甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、丙烯酸丁酯、苯乙烯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯腈、丙烯酰胺中的一种或多种；干燥得到可控自组装聚合物微球粉末。本发明可通过大分子结构设计以及超声驱动自组装制备大小可控、表面物理化学特征可调的聚合物微球。聚合物微球表面官能团与环氧树脂形成界面超分子交联，使得填料与基体产生良好的界面结合。材料在遭受破坏时其中与基体紧密结合的聚合物微球可以消耗大量冲击能，阻挡裂纹扩展，从而达到环氧树脂增强增韧改性的目的。

技术领域

本发明属于聚合物基复合材料技术领域，具体涉及一种可控自组装聚合物微球以及环氧树脂增强增韧改性方法。

背景技术

环氧树脂是工程应用中用途最为广泛、用量最大的一类热固性树脂，具有高粘结强度、低固化收缩率、耐化学腐蚀、电绝缘性好等优点，因此被广泛应用于电子电器、涂料、胶粘、航空航天等领域中。但由于环氧树脂固化后力学性能脆、韧性低、抗冲击性差，这极大的限制了环氧树脂作为先进工程材料的应用领域。目前，我国环氧树脂年产能超过220万吨，但面临低端产能过剩严重，高端产能不足等问题，特别是高端及特种环氧树脂较发达国家仍有一定差距，仍依赖进口。因此，针对环氧树脂进行高性能强韧化研究，实现其增强增韧改性对我国相关产业发展，提升产业核心竞争力具有现实意义。

目前，已有的环氧树脂增韧改性方法主要包括橡胶增韧环氧树脂、热塑性树脂增韧环氧树脂、纳米粒子增韧环氧树脂、核壳结构聚合物增韧环氧树脂、互穿网络聚合物增韧环氧树脂等。但添加的组分通常与树脂基体缺乏有效相互作用，添加量大、强韧化改性效果不理想，难以实现低成本、高附加值改性。与此同时，经过以上方法改性后的环氧树脂存在强度和模量降低、工艺复杂、价格昂贵不利于市场化等问题，严重制约了环氧树脂在高精尖技术领域的应用。因此，开发高强高韧环氧树脂是面向我国先进工程材料的使用需求，解决环氧树脂性能缺陷难题的重要研究方向。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可控自组装聚合物微球以及环氧树脂增强增韧改性方法。其特点是：本发明可通过大分子结构设计以及超声驱动自组装制备大小可控、表面物理化学特征可调的聚合物微球。聚合物微球表面官能团与环氧树脂形成界面超分子交联，使得填料与基体产生良好的界面结合。材料在遭受破坏时其中与基体紧密结合的聚合物微球可以消耗大量冲击能，阻挡裂纹扩展，从而达到环氧树脂增强增韧改性的目的。

采取以下技术措施实现本发明目的：

可控自组装聚合物微球的制备方法，包括以下步骤：

(1)加入溶剂、乳化剂、助剂和聚合物单体，通过超声驱动自组装；

按质量份数计，原料组成包括：

所述的聚合物单体为甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、丙烯酸丁酯、苯乙烯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯腈、丙烯酰胺中的一种或多种；

(2)干燥得到可控自组装聚合物微球粉末。

其中，所述的溶剂为正丁醇、二甲苯、单甲醚、甲苯、氯仿、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃中一种或多种。

所述的乳化剂为十二烷基磺酸钠、硬脂酸钠、硬脂酸镁、明胶、全氟辛酸铵、松香中一种或多种。

所述的助剂为乙酸、氢氧化钾、纤维素纳米晶、木质素磺酸钠、无水哌嗪中一种或多种。

所述的可控自组装聚合物微球用于环氧树脂增强增韧改性。

环氧树脂增强增韧改性方法，包括以下步骤：

S1.按照质量配比将所述的可控自组装聚合物微球与环氧树脂预聚物按以下比例混合并搅拌均匀：