納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂及其生產方法

2023-05-03 18:15:16 2

專利名稱：納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種改性環氧樹脂及其生產方法，尤指一種納米丁苯吡橡膠改性環氧 樹脂及其生產方法。
背景技術：
環氧樹脂(以下簡稱EP)是指分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的有機高分子 化合物，其結構是以分子鏈中含有活潑環氧基團為特徵。這使它們可與多種類型的固化劑 發生交聯反應而形成不溶、不熔的具有三向網狀結構的高聚物，並由此特性成為現代一些 新型材料中應用最廣泛的樹脂體系。通用EP作為熱固性樹脂由於強度高、耐腐蝕、抗老化、 重量輕、易加工等一系列的物理與化學性能，越來越廣泛應用於膠類基料，密封絕緣、交通 工具、建築結構、纖維複合、軍工航空等各個領域，是現在工業重要的材料之一。同時，普通 通用EP自身卻有很大的缺陷，主要表現在高度交聯後雖然具有很高的剛性，但固化後韌性 低脆性大、低溫下脆性更大，同時其衝擊強度、疲勞性能、耐熱性能也都存在一些弊端。例如 應用電子電工的澆鑄物脫模後產生開裂而報廢；國家級水庫大壩由於受地殼運動和熱脹冷 縮等影響表體會產生裂縫，用EP澆鑄修復後，由於韌性差使用壽命僅2 3年時間，造成了 國家人力、財力的極大浪費。由於通用EP存在的這些弊端，因此在許多應用領域受到極大 限制。為了滿足當前各個工業及高新技術對材料更嚴格、苛刻的要求，必須解決EP上述缺 陷。對通用EP進行增韌增強改性提高其綜合性能指標，是當今環氧行業的一個重要課題。 目前，國內外增韌有多種方式，在試製任務書中提到，初期採用長分子鏈的酯化物增韌，雖 然它可以降低收縮應力及初期不開裂，但因為這些長分子鏈酯化物游離於固化的環氧樹脂 之間並未產生交聯作用。隨著時間的推移會產生由內朝外的遷移現象，最後導致脆化開裂 而失效。中期也有採用樹脂摻混，橡膠摻混的手段對EP進行增韌改性，也因為諸多原因效 果不是很明顯，且工藝複雜、質量不穩定甚至價格昂貴等因素而阻礙其發展。當前採用較多 的增韌方法有海島結構增韌EP的方法、互穿網絡增韌EP的方法、用納米無機粒子增韌EP 的方法、活性橡膠如聚硫橡膠、端羧基丁腈或端羥基丁腈橡膠增韌EP的方法等等。這些方 法中有些停留在實驗室階段(如互穿網絡增韌EP的方法)，有些雖然增韌效果不錯，但是 又犧牲了 EP的一些好的性能特徵(如加入海島結構的增韌後，耐衝擊增韌的效果明顯提 高，卻降低了熱變形溫度而使之失去了競爭力，又如加入活性橡膠如聚硫橡膠摻混增韌的 EP確實效果明顯，但還是使熱變形溫度下降，且價格昂貴，端羧基丁腈或端羥基丁腈橡膠價 格在幾百元每公斤到幾千元每公斤這樣的價位上)，一般產品很難採用。納米無機粒子增 韌EP是最近的研究熱點，但從現有文獻來看大多停留在實驗階段，究其原因是納米無機粒 子和普通雙酚A環氧樹脂相溶性不好，採用的如插層技術方案過於複雜，資金投入大且質 量穩定性差。

發明內容
針對市場需求和已有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種具有高剛性、高韌性及高耐溫性，又不會使其它性能降低的環氧樹脂及其生產方法，即一種納米丁苯吡橡膠 改性環氧樹脂及其生產方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種納米丁苯吡橡膠改性環氧樹 月旨，其特徵在於包括如下重量百分比的組份納米丁苯吡橡膠8-15%、環氧樹脂72-78%、 分散劑3-4%、偶聯劑(又稱表面處理劑)3-4%、促進劑3-4%、消泡劑1_2%、流平劑 1-2%。在本發明的實施例中，採用的環氧樹脂為E-51或E-44，在使用中的重量份相同。納米材料(又稱超細微粒，超細粉末)是處於原子蔟和客觀物體交界過渡區域的 一種典型系統，其結構既不同於體塊材料，也不同於單個原子，其特殊的結構使它具有表面 效應、體積效應、量子隧道效應等等，擁有一系列新穎的物理和化學特性，在本發明的實施 例中，納米丁苯吡橡膠採用納米丁苯吡橡膠VP-701。在本發明的實施例中，分散劑為甲基二苯硫酸鈉，分散劑吸附於EP液體——納米 丁苯吡橡膠VP-701固體界面，能夠顯著降低界面自由能，致使固體粉末橡膠均勻地分散到 液體的EP中並使之不在聚集。我們採用甲基二苯硫酸納作為分散劑，經檢測證明，使用該 分散劑不僅強化了納米粒子的分散效果，還能有效螯合了物料的界面結合。偶聯劑(又稱表面處理劑)，是通過化學和(或)物理作用將兩種性質差異很大的 原來不易結合的材料牢固結合起來的物質。它不僅使填料聚合物緊密相連而達到良好的機 械強度，而且填料經過偶聯劑的處理聚合物的直徑明顯減小，可使填料在聚合物中的分散 性、物料的流動性得以改善。在本發明的實施例中，偶聯劑(又稱表面處理劑)為異丙基三 異硬脂醯基酞酸脂。偶聯劑異丙基三異硬脂醯基酞酸脂，還可以有效改善改性EP下遊產品 的機械性能、表觀質量和加工性能的作用。所謂促進劑是指能使改性後的EP與固化劑溶合後強化機械強度，增加固化效果， 促進其固化反映速度的物質。在本發明的實施例中，促進劑為三乙醇胺。由於在生產過程中對物料高速攪拌和高速旋轉強力剪切，在這個過程大量的空氣 被卷裹在物料中形成無數的小氣泡，使用時脫泡不徹底，所以物料固化成型後，會產生蜂窩 狀孔隙。對此，在組份中添加了消泡劑，消除了產品的氣泡。在本發明中使用的消泡劑為二 甲基矽氧烷。 組份配方中還加入流平劑以解決EP自身粘度較高，加入VP-701後，粘度增大的問 題。在本發明中使用的流平劑為多羥基有機矽氧烷。本發明的有益效果是既能使EP具有高剛性、高韌性及高耐溫性，又不會使其它 性能降低，使環氧樹脂衝擊強度大幅度提高(是普通EP固化物的2 3倍)，也能使EP熱 變形溫度、玻璃化溫度等其它性能指標不降反升，且產品無毒、無害、不易燃、保質期長，生 產過程不產生廢水、廢氣、廢渣，技術難度小、投資成本低、建設周期短、幾乎無環保問題，是 真正的環保產品。
具體實施例方式附圖
是本發明的生產過程參考圖，本發明一種納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂的生 產方法如下第一步將組份中的納米丁苯吡橡膠與分散劑混合，經 活化後進行控溫調速錨式攪拌預分散。溫控30 40°C，攪拌轉速每分鐘800 1000轉，時間二分鐘。第二步將第一步後的物料按組份比例加入環氧樹脂和偶聯劑、消泡劑、流平劑、 促進劑進行預浸溶。第三步對第二步預浸溶後的物料進行研磨粗分散。第四步對第三步後的物料進行研磨細分散。 第五步對第四步後的物料進行漿式攪拌精細分散，製得成品。納米粒子經過一次高攪分散，二次活力剪切分散，一次均速攪拌分散，在外力的作 用下，團聚現象消失，達到了分散效果，同時在物理分散的過程中，還添加了化學分散劑，進 一步優化了分散效果。在本發明的第三步研磨粗分散使用S90三輥機；第四步研磨細分散使用S60三輥 機。在本發明的第一實施例中(簡稱例一)，採用如下組份配比納米丁苯吡橡膠8-13 %、環氧樹脂74-78 %、甲基二苯硫酸鈉3_4%、異丙基三異 硬脂醯基酞酸脂3-4%、三乙醇胺3-4%、二甲基矽氧烷1_2%、多羥基有機矽氧烷1-2%。在本發明的第二實施例中(簡稱例二)，採用如下組份配比納米丁苯吡橡膠10-15%、環氧樹脂72-76%、甲基二苯硫酸鈉3_4%、異丙基三異 硬脂醯基酞酸脂3-4%、三乙醇胺3-4%、二甲基矽氧烷1_2%、多羥基有機矽氧烷1-2%。在本發明的第三實施例中(簡稱例三)，採用如下組份配比納米丁苯吡橡膠12%、環氧樹脂75%、甲基二苯硫酸鈉3%、異丙基三異硬脂醯基 酞酸脂3 %、三乙醇胺3 %、二甲基矽氧烷2 %、多羥基有機矽氧烷2 %。三個實施例的納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂與已有技術環氧樹脂性能對照表如 下
權利要求
一種納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂，其特徵在於包括如下重量百分比的組份納米丁苯吡橡膠8-15％、環氧樹脂72-78％、分散劑3-4％、偶聯劑(又稱表面處理劑)3-4％、促進劑3-4％、消泡劑1-2％、流平劑1-2％。
2.根據權利要求1的納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂，其特徵在於所述環氧樹脂為 E-51 或 E-44。
3.根據權利要求1的納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂，其特徵在於所述納米丁苯吡橡 膠是納米丁苯吡橡膠VP-701。
4.根據權利要求1的納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂，其特徵在於所述分散劑是甲基二苯硫酸鈉。
5.根據權利要求1的納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂，其特徵在於所述偶聯劑為異丙 基三異硬脂醯基酞酸脂。
6.根據權利要求1的納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂，其特徵在於其特徵在於所述促 進劑為三乙醇胺。
7.根據權利要求1的納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂，其特徵在於其特徵在於所述消 泡劑為二甲基矽氧烷。
8.根據權利要求1的納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂，其特徵在於其特徵在於所述流 平劑為多羥基有機矽氧烷。
9.根據權利要求1的納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂的生產法，其特徵在於第一步將組份中的納米丁苯吡橡膠與分散劑混合，經活化後進行控溫調速錨式攪拌 預分散。溫控30 40°C，攪拌轉速每分鐘800 1000轉，時間二分鐘。第二步將第一步後的物料按組份比例加入環氧樹脂和偶聯劑、消泡劑、流平劑、促進 劑進行預浸溶。第三步對第二步預浸溶後的物料進行研磨粗分散。第四步對第三步後的物料進行研磨細分散。第五步對第四步後的物料進行漿式攪拌精細分散，製得成品。
全文摘要
一種納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂，目的在於提供一種具有高剛性、高韌性及高耐溫性，又不會使其它性能降低的納米丁苯吡橡膠改性環氧樹脂。包括如下重量百分比的組份納米丁苯吡橡膠8-15％、環氧樹脂72-78％、分散劑3-4％、偶聯劑(又稱表面處理劑)3-4％、促進劑3-4％、消泡劑1-2％、流平劑1-2％。並採用納米丁苯吡橡膠與分散劑混合經活化後進行控溫調速錨式攪拌、再與其他組份配料、預浸溶、然後經粗磨、細磨、精細磨三道工序製得。
文檔編號C08K5/5419GK101838438SQ20091010878
公開日2010年9月22日 申請日期2009年7月20日 優先權日2009年7月20日
發明者劉鐵民, 常永田, 徐唱 申請人:深圳市華西宏基科技有限公司