一種環氧樹脂團狀模塑料及其製備方法
2023-05-26 01:17:46
專利名稱：一種環氧樹脂團狀模塑料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種環氧樹脂團狀模塑料及其製備方法。
背景技術：
模塑料技術是一種成熟的複合材料技術，它通過將樹脂與纖維混合均勻後使用， 具有質量均勻穩定、成型速度快、生產效率高的特點。通常的模塑料主要使用聚酯樹脂作為 樹脂基體，具有成本低、固化溫度低等特點，使用環氧樹脂作為模塑料的樹脂基體，在某些 特殊的技術領域具有獨特的優勢，如要求較長的儲存期、高的玻璃化轉變溫度、較好的力學 性能和電氣性能等領域。目前使用環氧樹脂用作模塑料原料的配方較少，均採用潛伏性的固化體系， 大多 需熟化後才能使用，工藝較為複雜；如公開號為CN101096443A的中國專利申請公開了一種 環氧樹脂片狀模塑料的製備方法，是將環氧樹脂糊製備後，加入短切纖維混合均勻後，再通 過刮刀製成片材，然後經烘箱增稠24-96小時熟化，控制增稠溫度為28-40°C，得到環氧樹 脂片狀模塑料。熟化工序在現有的環氧樹脂模塑料的製備中是必不可少的工序，其耗能耗 時，不易操作且生產效率低。
發明內容
為了解決上述現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在於提供一種無需熟化、工 藝簡單、易於操作，生產效率高的環氧樹脂團狀模塑料及其製備方法。為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案一種環氧樹脂團狀模塑料，其特點 為它由環氧樹脂糊、固化劑混合料與短切纖維以35 40 4 5 65 70的質量份數 比捏合均勻而成；其中環氧樹脂糊按質量份數計，含有環氧樹脂80 120份，增塑劑5-10 份，填料4-8份，脫模劑3-6份，偶聯劑0. 5-2份；固化劑混合料按質量份數計，含有潛伏性 固化劑4-7份，促進劑1-3份，胺類固化劑6-10份；短切纖維的長度為1/8英寸 1/2英 寸。上述環氧樹脂糊中的環氧樹脂可選用液體雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、 縮水甘油胺環氧樹脂、縮水甘油酯環氧樹脂以及脂環環氧樹脂中任意一種或者二種的組合 物；上述的增塑劑可選用聚乙烯醇縮丁醛、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯或 鄰苯二甲酸二丁酯中任一種；在環氧樹脂糊中加入的填料可選用市售的通用填料，可選用二氧化矽、碳酸鈣、氫 氧化鋁或氧化鋁中任一種；加入的脫模劑包括樹脂用無機或有機內脫模劑，可選用蒙旦蠟、 矽脂或硬脂酸鋅中的任一種；加入的偶聯劑選用矽烷系偶聯劑，該矽烷系偶聯劑可選用 KH550矽烷偶聯劑、KH560矽烷偶聯劑或KH570矽烷偶聯劑中任一種；矽烷系偶聯劑所起的 作用是提高環氧樹脂體系的潤溼性，使形成的膠接面綜合性能更佳。上述固化劑混合料中的胺類固化劑可選用乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、異佛爾酮二胺或聚醚胺中任一種；潛伏性固化劑可選用普通雙氰胺或電子級雙氰胺；促進劑選 用N、N-二甲基二苯基脲或N、N-二乙基二苯基脲；二種固化劑與一種促進劑的協同使用可 使環氧樹脂體系具有期望的粘度和固化工藝性能。上述的短切纖維可以根據產品的用途及使用要求，選用玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖 維或石英纖維中任一種，優先使用短切玻璃纖維。為了實現上述目的，本發明還提供了一種製備上述環氧樹脂團狀模塑料的方法， 包括步驟如下1)製備環氧樹脂糊； 2)將胺類固化劑與潛伏性固化劑攪拌均勻後，再加入促進劑攪拌成固化劑混合料 後備用；3)取步驟1)的環氧樹脂糊35-40質量份、步驟2)的固化劑混合料4_5質量份與 65 70質量份的短切纖維通過捏合機捏合30分鐘後得到所述環氧樹脂團狀模塑料。其中步驟1)所述環氧樹脂糊包括在80 120份環氧樹脂中按比例加入增塑劑 5-10份、填料4-8份、脫模劑3-6份、偶聯劑0. 5-2份，經高速攪拌混合均勻製成；步驟2) 所述固化劑混合料是在6-10份的胺類固化劑中加入潛伏性固化劑4-7份混合攪拌均勻後， 再加入促進劑1-3份繼續攪拌均勻製成；步驟3)所用的短切纖維長度為1/8英寸 1/2英 寸。上述的環氧樹脂、增塑劑、填料、脫模劑、偶聯劑所用材料的選擇與份數，胺類固化 齊U、潛伏性固化劑與促進劑所用材料的選擇與份數以及短切纖維的選擇及長度均如前所 述，此處不再贅述。本發明採用了上述技術方案，其有益效果如下1)通過對環氧樹脂模塑料的配方 設計，幾種固化劑的協同使用，製備出一種在室溫環境內不黏手，低溫下不硬脆的模塑料用 樹脂體系；該樹脂體系不需要進行冷卻粉碎，與短切纖維直接捏合製備出團狀模塑料後也 無需熟化，省去了傳統方法中必需要有的熟化步驟，與傳統方法相比，工藝簡單，生產效率 高；2)由於增塑劑的加入，使得該環氧樹脂模塑料具有優異的工藝和力學性能，拉伸強度 達160MPa以上。3)適用期長、易於成型，因其不需使用烘箱等加熱設備，還具有節能降耗的 作用，易於推廣實施。
具體實施例方式本發明的環氧樹脂團狀模塑料，由環氧樹脂糊、固化劑混合料與短切纖維以35 40 4 5 65 70的質量份數比捏合均勻而成；其中環氧樹脂糊按質量份數計，含有 環氧樹脂80 120份，增塑劑5-10份，填料4-8份，脫模劑3_6份，偶聯劑0. 5-2份；固化 劑混合料按質量份數計，含有潛伏性固化劑4-7份，促進劑1-3份，胺類固化劑6-10份；短 切纖維的長度為1/8英寸 1/2英寸。為使模塑料具有良好的物化、機械性能，上述的環氧樹脂可選用液體雙酚A型環 氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、縮水甘油胺環氧樹脂、縮水甘油酯環氧樹脂以及脂環環氧樹脂 中任意一種或者二種的組合物；上述的增塑劑可選用聚乙烯醇縮丁醛、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯或 鄰苯二甲酸二丁酯中任一種；增塑劑的加入減少了該固化樹脂體系交聯點間鏈運動的勢壘，賦予了該環氧樹脂體系更好的加工性和更大的柔韌性。上述的填料可選用市售的無機填料，最佳可選用二氧化矽、碳酸鈣、氫氧化鋁或氧 化鋁中任一種；無機填料的使用，其作用是增加所述環氧樹脂糊的粘度，降低成本、減少制 品收縮率。上述的脫模劑包括樹脂用無機脫模劑或有機內脫模劑，可選用蒙旦蠟、矽脂或硬 脂酸鋅中的任一種，使用脫模劑的作用是使製品容易脫模，保證其製品的外觀質量。上述的偶聯劑採用矽烷系偶聯劑，可選用KH550矽烷偶聯劑、KH560矽烷偶聯劑 或KH570矽烷偶聯劑中任一種；矽烷系偶聯劑所起的作用是提高環氧樹脂體系的潤溼性， 使形成的膠結面綜合性能更佳，。上述的胺類固化劑可選用乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、異佛爾酮二胺或聚醚 胺中任一種；潛伏性固化劑可選用普通雙氰胺或電子級雙氰胺；促進劑選用N、N-二甲基二 苯基脲或N、N-二乙基二苯基脲；二種固化劑與一種促進劑的協同使用可使環氧樹脂體系 具有期望的粘度和固化工藝性能。上述的短切纖維可以根據產品的用途及使用要求，選用玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖 維或石英纖維中任一種，優先使用短切玻璃纖維。本發明第二個目的是提供了一種製備上述環氧樹脂團狀模塑料的方法，包括步驟 如下1)製備環氧樹脂糊；2)將胺類固化劑與潛伏性固化劑攪拌均勻後，再加入促進劑攪拌成固化劑混合料 後備用；3)取步驟1)的環氧樹脂糊35-40質量份、步驟2)的固化劑混合料4_5質量份與 65 70質量份的短切纖維通過捏合機捏合30分鐘後得到所述環氧樹脂團狀模塑料。其中步驟1)所述環氧樹脂糊包括在80 120份環氧樹脂中按比例加入增塑劑 5-10份、填料4-8份、脫模劑3-6份、偶聯劑0. 5-2份，經高速攪拌混合均勻製成；步驟2) 所述固化劑混合料是在6-10份的胺類固化劑中加入潛伏性固化劑4-7份混合攪拌均勻後， 再加入促進劑1-3份繼續攪拌均勻製成；步驟3)所用的短切纖維長度為1/8英寸 1/2英 寸。該製備方法改進了環氧樹脂糊的配方，固化劑採用多種原料的協同使用，以及短 切纖維的加入，使環氧樹脂團狀模塑料的製備方法更為簡捷；同時，所用原料不需進行冷卻 粉碎，可以與短切纖維直接捏合形成團狀模塑料製品，省去了傳統工藝中必需要有的熟化 步驟，提高了生產效率；與傳統方法相比，工藝簡單，節約了生產成本，降低了能耗，省時省 力。以下通過具體實施例對本發明的技術方案作進一步的詳細說明。除非另有說明，以下實施例所用的各種原料均可以通過商業途徑獲得。所用的份 數均表示質量份。實例1先分別配製環氧樹脂糊、固化劑混合料，並選定所用的短切纖維；其中環氧樹脂糊選用型號為WSR618的液體雙酚A型環氧樹脂80份，鄰苯二甲酸二甲 酯5份，二氧化矽4份，蒙旦蠟3份，偶聯劑KH550 0. 5份，投入至高速攪拌機中，該高速攪拌機以800轉/分鐘的速度攪拌0. 5小時後備用；高速攪拌機選用德國IKA公司生產的型 號為RW 20 DZM攪拌機。固化劑混合料的配製，先選用異佛爾酮二胺10份，在其中加入普通雙氰胺4份攪 拌均勻後，再加入N、N_ 二甲基二苯基脲1份繼續攪拌混合均勻後備用。短切纖維選用1/4寸的短切玻璃纖維。本發明環氧樹脂團狀模塑料的製備方法取環氧樹脂糊35份、固化劑混合料5份、 短切玻璃纖維65份通過該捏合機混合30分鐘後，即可得到該環氧樹脂團狀模塑料；該團狀 模塑料可以用來壓制電氣絕緣器件、集成電路的封裝材料等。該實例1樣品性能測試方法及結果見表1。實例2:先分別配製環氧樹脂糊、固化劑混合料，並選定所用的短切纖維；其中環氧樹脂糊中選用環氧樹脂110份，該環氧樹脂中含有型號為WSR618的液體雙酚 A型環氧樹脂60份和型號為ADK4901的雙酚F環氧樹脂樹脂50份；增塑劑選用聚乙烯醇 縮丁醛7份，填料選用碳酸鈣5份，脫模劑選用矽脂4份，偶聯劑選用KH560 1份。固化劑混合料中含有的胺類固化劑選用乙二胺6份，潛伏性固化劑選用電子級雙 氰胺7份，促進劑選用N、N- 二甲基二苯基脲2份；短切纖維選用1/2寸短切碳纖維。使用時取環氧樹脂糊35份、固化劑混合料5份，短切纖維65投入至捏合機中，混 合30分鐘後，製成本發明所述的環氧樹脂團狀模塑料。該團狀模塑料可以用來壓制電氣絕 緣器件、集成電路的封裝材料等。樣品性能測試方法及結果見表1.實例3先分別配製環氧樹脂糊、固化劑混合料，並選定所用的短切纖維；其中環氧樹脂糊中含有環氧樹脂120份，其中包括60份型號為WSR618的液體雙酚A 型環氧樹脂和60份型號為TDE-85的縮水甘油酯環氧樹脂，增塑劑選用鄰苯二甲酸二乙酯 10份，填料選用氫氧化鋁8份，脫模劑選用硬脂酸鋅6份，偶聯劑選用KH560矽烷偶聯劑2 份。固化劑混合料中含有胺類固化劑選用二乙烯三胺7份，潛伏性固化劑選用電子級 雙氰胺7份，促進劑用N、N- 二乙基二苯基脲3份。短切纖維選用為1/8寸短切芳綸纖維。使用時取環氧樹脂糊35份、固化劑混合5份、短切芳綸纖維70份，投入至捏合機 中，混合30分鐘後，製成本發明的環氧樹脂團狀模塑料。該環氧樹脂團狀模塑料可以用來 壓制電氣絕緣器件、集成電路的封裝材料等。其樣品性能測試方法及結果見表1。除上述實例外，環氧樹脂糊中所用的環氧樹脂還可選用縮水甘油胺環氧樹脂以及 脂環環氧樹脂；增塑劑還可選用鄰苯二甲酸二丁酯；胺類固化劑還可以選用三乙烯四胺、 聚醚胺；填料還可選用氧化鋁，短切纖維還可選用石英纖維等。本發明上述實例中的樣品性能測試所用的檢測設備為常規的力學試驗機和美國 TA公司生產的型號為DMA2980的動態熱分析儀。
表 權利要求
一種環氧樹脂團狀模塑料，其特徵在於它由環氧樹脂糊、固化劑混合料與短切纖維以35～40∶4～5∶65～70的質量份數比捏合均勻而成；其中環氧樹脂糊按質量份數計，含有環氧樹脂80～120份，增塑劑5-10份，填料4-8份，脫模劑3-6份，偶聯劑0.5-2份；固化劑混合料按質量份數計，含有潛伏性固化劑4-7份，促進劑1-3份，胺類固化劑6-10份；短切纖維的長度為1/8英寸～1/2英寸。
2.根據權利要求1所述的環氧樹脂團狀模塑料，其特徵在於所述環氧樹脂選用液體 雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、縮水甘油胺環氧樹脂、縮水甘油酯環氧樹脂以及脂 環環氧樹脂中任一種或兩種的組合。
3.根據權利要求1所述的環氧樹脂團狀模塑料，其特徵在於所述增塑劑選用聚乙烯 醇縮丁醛、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯或鄰苯二甲酸二丁酯中任一種。
4.根據權利要求1所述的環氧樹脂團狀模塑料，其特徵在於所述脫模劑為蒙旦蠟、矽 脂或硬脂酸鋅中任一種；所述偶聯劑為KH550矽烷偶聯劑、KH560矽烷偶聯劑或KH570矽烷 偶聯劑中任一種。
5.根據權利要求1所述的環氧樹脂團狀模塑料，其特徵在於所述胺類固化劑選用乙 二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、異佛爾酮二胺或聚醚胺中任一種。
6.根據權利要求1所述的環氧樹脂團狀模塑料，其特徵在於所述潛伏性固化劑為普 通雙氰胺或電子級雙氰胺中任一種。
7.根據權利要求1所述的環氧樹脂模塑料，其特徵在於所述促進劑為N、N-二甲基二 苯基脲或N、N- 二乙基二苯基脲中任一種。
8.根據權利要求1所述的環氧樹脂模塑料，其特徵在於所述短切纖維為玻璃纖維、碳 纖維、芳綸纖維或石英纖維中任一種。
9.一種環氧樹脂團狀模塑料的製備方法，包括如下步驟1)製備環氧樹脂糊；2)取胺類固化劑與潛伏性固化劑攪拌均勻後，再加入促進劑攪拌成固化劑混合料後備用；3)取步驟1)的環氧樹脂糊35-40質量份、步驟2)的固化劑混合料4-5質量份與65 70質量份的短切纖維通過捏合機捏合30分鐘後得到所述環氧樹脂團狀模塑料；其中步驟1)所述環氧樹脂糊包括在80 120份環氧樹脂中按比例加入增塑劑5-10 份、填料4-8份、脫模劑3-6份、偶聯劑0. 5-2份，經高速攪拌混合均勻製成；步驟2)所述固 化劑混合料是在6-10份的胺類固化劑中加入潛伏性固化劑4-7份混合攪拌均勻後，再加入 促進劑1-3份繼續攪拌均勻製成；步驟3)所用的短切纖維長度為1/8英寸 1/2英寸。
10.根據權利要求9所述的製備方法，其特徵在於所述環氧樹脂選用液體雙酚A型環 氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、縮水甘油胺環氧樹脂、縮水甘油酯環氧樹脂、脂環環氧樹脂中 的任一種或兩種的組合；所述增塑劑選用聚乙烯醇縮丁醛、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸 二乙酯或鄰苯二甲酸二丁酯中任一種；所述脫模劑選用蒙旦蠟、矽脂或硬脂酸鋅中任一種； 所述偶聯劑為KH550矽烷偶聯劑、KH560矽烷偶聯劑或KH570矽烷偶聯劑中任一種；所述潛 伏性固化劑為普通雙氰胺或電子級雙氰胺中任一種；所述促進劑為N、N- 二甲基二苯基脲 或N、N-二乙基二苯基脲中任一種；所述胺類固化劑為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、異 佛爾酮二胺或聚醚胺中任一種；所述短切纖維為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維或石英纖維中 任一種。
全文摘要
本發明公開了一種環氧樹脂團狀模塑料及其製備方法。它由環氧樹脂糊、固化劑混合料與短切纖維以35～40∶4～5∶65～70質量份數比捏合均勻而成；其中環氧樹脂糊按質量份數計，含有環氧樹脂80～120份，增塑劑5-10份，填料4-8份，脫模劑3-6份，偶聯劑0.5-2份；固化劑混合料按質量份數計，含有潛伏性固化劑4-7份，促進劑1-3份，胺類固化劑6-10份；短切纖維的長度為1/8英寸～1/2英寸。其製備方法比傳統方法省去了熟化步驟，通過在環氧樹脂中添加改性組分及不同的固化體系製成團狀模塑料；其方法簡單、生產效率高、適用期長、易於成型，因其不需使用烘箱等加熱設備，可節能降耗；適用於結構材料、絕緣及電氣性能要求高的複合材料領域，易於推廣實施。
文檔編號C08L77/10GK101870798SQ201010212479
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者劉紅影, 孫超明, 柴紅梅, 陳敬菊, 陳淳 申請人:北京玻鋼院複合材料有限公司