一種改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板的製作方法
2023-04-23 14:05:01
專利名稱：一種改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種耐腐蝕、耐候性好，強度高，性能可達低碳素鋼(如GB/T700-1988Q235規定的Q235鋼工件強度要求)的改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板，屬改性高分子板材製造領域。
背景技術：
複合材料作為一種新型的材料，具有良好的絕緣性和強度，按照不同要求和不同的工藝及模具可以製作成各種形狀。隨著科技進步與發展，對複合材料的需求也越來越多。現有的複合材料和一些特殊的複合材料為了達到絕緣與高強度的雙重特性，採用金屬與尼 龍類塑料複合的的方法得到(所謂複合金屬材料)，但是由於金屬和尼龍類塑料之間的線膨脹係數、磨損率、耐溫性、抗張強度、屈服強度和伸長率差異很大，實際應用中就會出現由於其耐溫變及耐候性差，導致形變嚴重、變軟不耐磨損，使用壽命嚴重下降問題。現有技術中也有一些熱塑性樹脂複合材料(酚醛類)，其主要採用熱塑性樹脂為粘接材料，將玻璃纖維薄塗後晾乾，然後在模壓的方式。由於熱塑性樹脂為鏈狀分子結構，許多分子鏈通過物理作用組合在一起，受其工藝限制，其中晾乾工藝中殘餘的低分子溶劑量無法保證完全溢出，使得後期成型固化時，分子鏈狀結構排列不均勻，殘餘溶劑無法完全逸出，導致單位面積的強度不均勻，其中有氣泡等無法保證材料強度質量的一致性，使得這種複合材料無法在一些特殊的高要求產品如鐵軌緊固件、汽車齒輪箱、壓力容器、船板、裝甲防護等方面替代現有的金屬材料。目前採用的環氧樹脂手糊工藝的複合材料，由於工藝落後，樹脂含量無法精確控制，質量無法保證，又加上其採用普通環氧樹脂和固化交聯劑，達不到替代金屬材料所需的強度要求。
發明內容
設計目的避免背景技術中的不足之處，設計一種耐腐蝕、耐候性好，強度高，性能可達低碳素鋼(如GB/T700-1988 Q235規定的Q235鋼工件強度要求)的改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板。設計方案為了達到上述目的，本發明所設計的改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板，由改性熱固環氧樹脂樹脂、超支化固化交聯劑、纖維增強材料和粉體增強材料添加劑組成。I、採用改性熱固性超高分子環氧樹脂、固化交聯劑為主要粘結材料，避免鏈狀分子熱塑性樹脂容易受熱軟化、冷卻硬化的弊端，同時也避免了普通環氧樹脂固化後形成三維交聯結構，分子鏈剛性雖強但達不到金屬強度、韌性不好、不耐衝擊缺陷，很好的利用了改性熱固性超高分子環氧樹脂和固化交聯劑通過化學鍵交聯，並且枝化為樹杈狀剛性網狀穩定結構提供了高強度複合材料的抗張強度、屈服強度和伸長率等機械性能。2、控制浸潤定量的纖維狀增強材料經過消泡處理成粘度為50000-100000Pa. S的厚漿狀或膏狀預浸料，使得預浸料在消泡劑的作用下能有效的排出空氣杜絕暗泡，又不會影響的材料成型的固化，採取預固化、內脫模和特氟龍脫模等技術手段，有效的控制了預浸料的稠度，使得最終的得到複合材料密度均勻，尺寸完美，具有優良的機械性能。3、熱固性改性環氧樹脂是以雙酚A環氧樹脂配以聚醚改性甲基四氫苯酐再用環氧基封端的活性增韌劑，其製作方法先將聚醚在120° C下真空脫水I小時，再將聚醚和甲基四氫苯酐按3:1比例在催化 劑的作用下在130-140° C下反應3小時，降溫至120° C加入環氧樹脂反應2小時，得到環氧基封端的內增韌活性增韌劑。其增韌劑在本申請中所帶來的好的技術效果是環氧樹脂的脆性直接影響其進一步使用，絕大多數配方都需要進行增韌改性，以提高製品的耐衝擊性和緩解固化時的內應力，降低環氧固化物的脆性。本申請合成的活性環氧增韌劑，它的分子結構中既包含了大量的柔性鏈段來緩解環氧樹脂的脆硬性，又包含了封端的環氧基團，能參與固化反應，增韌效果明顯，不但提高了體系的粘接強度，也大大提高了材料的壓縮強度和剪切強度。技術方案I :一種改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板，含有12-18%重量份的改性熱固性環氧樹脂，4-6%重量份的超支化固化交聯劑，60-86%重量份的纖維狀增強材料，
5.5-8. 5%重量份的粉體增強材料添加劑。技術方案2 :—種改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板製備方法，將12-18%重量份的改性熱固性環氧樹脂和5. 5-8. 5%重量份的粉體增強材料添加劑混合研磨為均勻漿狀體，按比例加入4-6%重量份的超支化固化交聯劑攪拌均勻，然後浸潤定量的60-86%重量份的纖維增強材料製成粘度為50000-100000Pa. S的厚漿狀或膏狀預浸料，再將預浸料置於加熱後的模具中，排氣後施加1000KN以上的壓力，控制溫度在165-175°C，經3_6分鐘二次固化得到成品高強度熱固性高分子基複合材料。本發明背景技術相比，一是本申請所得到的改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板，是一種完全的非金屬材料，摒棄了用金屬與非金屬等絕緣材料粘接的複合製作高強度的複合材料的技術方案，從根本上避免了金屬材料與非金屬絕緣材料之間存在的線膨脹係數，抗張強度、屈服強度和伸長率帶來的不利影響；二是採用了高分子熱固性高強度樹脂、固化交聯劑為主要粘結材料，避免鏈狀分子熱塑性樹脂容易受熱軟化、冷卻硬化的弊端，很好的利用了熱固性樹脂和超支化固化交聯劑通過化學鍵交聯在一起的剛性網狀穩定結構和樹形增塑結構提供了複合材料的抗張強度、屈服強度和伸長率等機械性能，同時控制了改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板預浸料的粘度為50000-100000Pa. S，使得預浸料在消泡遷移劑的作用下能完全有效的排出空氣杜絕暗泡，又不會影響的材料的成型固化，採取研磨著色和內脫模等技術手段，有效的控制了預浸料的粘度，使得最終的得到複合材料顏色穩定、密度均勻，質量完美，具有優良的機械性能；三是採用本申請的複合材料所制的產品強度高及模量高，成型尺寸精確穩定，密度均一，絕緣等級高，摩擦係數小的特點；四是本申請通過拉擠、模壓、層壓、傳遞模塑、澆鑄、注射的成型方法可以製成所需的鐵軌緊固件、汽車齒輪箱、壓力容器、船板、裝甲防護等複合材料；五是本申請所得到的改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板及其應用，具有機械性能優良，材料成型度高，使用範圍廣、壽命長，完全可以達到現有的Q235鋼相應強度，可以應用到各個行業中。
具體實施方式
實施例I :一種改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板，其特徵是含有12-18%重量份的改性熱固性環氧樹脂，4-6%重量份的超支化固化交聯劑，60-86%重量份的纖維狀增強材料，5. 5-8. 5%重量份的粉體增強材料添加劑。所述改性熱固性環氧樹脂含有14-16%( 14%或14. 8%或15%或15. 5%或16%)重量份的雙酚A環氧樹脂和O. 15-0. 25%(0. 15%或O. 2%或O. 25%)重量份的聚醚改性甲基四氫苯酐增韌劑混合而成；所述14-16%重量份的雙酚A環氧樹脂是由E-51環氧樹脂與E-44環氧樹脂按2:1的比例配比而成；所述超支化咪唑醯胺化衍生物固化劑由三羥甲基丙烷15-20%(15% 或 16% 或 17% 或 18% 或 19% 或 20%)，2，2 — 二羥甲基丙酸 15-21% (15% 或 16% 或 17%或18%或19%或20%或21%)，二惡烷13-17% (13%或14%或15%或16%或17%)，琥珀酸酐13-17% (13% 或 14% 或 15% 或 16% 或 17%)，2 —甲基咪唑 40-50% (40% 或 45% 或 50%)配比。所述超支化固化交聯劑是含有I. 0-2. 2% (I. 0%或I. 5%或2. 0%或2. 2%)重量份的超支化咪唑醯胺化衍生物固化劑與3. 0-4. 0% (3. 0%或3. 5%或4. 0%)重量份的甲基四氫苯酐配比而成；
所述纖維狀增強材料是指玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、碳化矽纖維和貴金屬纖維任意一種或兩種組合；
所述粉體增強材料是指O. 25-0. 35%(0. 25%或O. 30%或O. 35%)重量份的炭黑、3. 0-3. 5%(3. 0%或3. 2%或3. 5%)重量份的空心微珠、3. 0-4. 0% (3. 0%或3. 5%或4. 0%)重量份的雲母粉一種或兩種以上的組合。實施例2 :在實施例I的基礎上，含有15%重量份的改性熱固性環氧樹脂，5%重量份的超支化固化交聯劑，73%重量份纖維狀增強材料，7%重量份的粉體增強材料添加劑。實施例3 :在實施例I或2的基礎上，一種改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板製備方法，將12-18%重量份的改性熱固性環氧樹脂和5. 5-8. 5%重量份的粉體增強材料添加劑混合研磨為均勻漿狀體，按比例加入4-6%重量份的超支化固化交聯劑攪拌均勻，然後浸潤定量的60-86%重量份的纖維增強材料製成粘度為50000-100000Pa. S的厚漿狀或膏狀預浸料，再將預浸料置於加熱後的模具中，排氣後施加1000KN以上的壓力，控制溫度在165-175°C，經3-6分鐘二次固化得到成品高強度熱固性高分子基複合材料。將改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板通過拉擠、模壓、層壓、傳遞模塑、澆鑄、注射的成型方法製作高強度複合材料。例I :本實施例描述的壓鑄法製得的改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板，是將按規定比例配製改性熱固性環氧樹脂——改性環氧樹脂和粉狀增強材料添加劑——炭黑(根據需要調整顏料)、空心微珠、雲母粉混合，研磨為均勻漿狀，攪拌均勻後按2:1比例加入超支化固化交聯劑，浸潤定量的玻璃纖維，在60-80°C軟化20-40分鐘後製得預浸料，將預浸料定量置於加熱後的模具中，排氣後加壓1500KN，控制溫度165-175°C，經3-6分鐘固化成型後，即採用模壓工藝製成所述緊固件。其中按重量份數，所述纖維狀增強材料為為78份，改性環氧樹脂混合物為18份(含超支化固化交聯劑)，粒狀增強材料添加劑為4份。例2 :本實施例描述的高強度熱固性高分子基複合材料，是將按規定比例配製改性熱固性環氧樹脂——改性環氧樹脂和粒狀增強材料添加劑——炭黑、二氧化矽、雲母粉混合，研磨為均勻漿狀，攪拌均勻後按比例加入超支化固化交聯劑，在100-120°C浸潤預固化後，將定量的纖維狀增強材料一玻璃纖維和碳纖維的組合經過緯向加熱模具(控制溫度165-175°C，拉力80-120 KN)連續勻速拉擠(有效固化時間3_6分鐘)，保溫硬化後製得緯向尺寸一致的條狀物，按一定尺寸剪切後打磨圓潤成型，即製得採用拉擠工藝製成所述緊固件。本實施例描述拉擠法製得的改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板，所述的改性環氧樹脂是改性環氧樹脂混合物20份(含超支化固化交聯劑)；所述纖維狀增強材料是玻璃纖維和碳纖維組合共75份；所述粒狀增強材料是炭黑、二氧化矽、雲母粉的組合共5份。改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板和鐵標材料要求測試結果比較
權利要求
1.一種改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板，其特徵是含有12-18%重量份的改性熱固性環氧樹脂，4-6%重量份的超支化固化交聯劑，60-86%重量份的纖維狀增強材料，5. 5-8. 5%重量份的粉體增強材料添加劑。
2.根據權利要求I所述的改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板，其特徵是含有15%重量份的改性熱固性環氧樹脂，5%重量份的超支化固化交聯劑，73%重量份纖維狀增強材料，7%重量份的粉體增強材料添加劑。
3.根據權利要求2所述的改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板，其特徵是 所述改性熱固性環氧樹脂含有14-16%重量份的雙酚A環氧樹脂和O. 15-0. 25%重量份的聚醚改性甲基四氫苯酐增韌劑混合而成； 所述超支化固化交聯劑是含有I. 0-2. 2%重量份的超支化咪唑醯胺化衍生物固化劑與3. 0-4. 0%重量份的甲基四氫苯酐配比而成； 所述纖維狀增強材料是指玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、碳化矽纖維和貴金屬纖維任意一種或兩種組合； 所述粉體增強材料是指O. 25-0. 35%重量份的炭黑、3. 0-3. 5%重量份的空心微珠、3.0-4. 0%重量份的雲母粉一種或兩種以上的組合。
4.根據權利要求3所述的改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板，其特徵是所述雙酚A環氧樹脂是由E-51環氧樹脂與E-44環氧樹脂按2:1的比例配比而成；所述超支化咪唑醯胺化衍生物固化劑由三羥甲基丙烷15-20% '2,2 一二羥甲基丙酸15-21% ;二惡烷13-17% ；琥珀酸酐13-17% ；2 -甲基咪唑40-50%配比而成。
5.一種改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板製備方法，其特徵是將12-18%重量份的改性熱固性環氧樹脂和5. 5-8. 5%重量份的粉體增強材料添加劑混合研磨為均勻漿狀體，按比例加入4-6%重量份的超支化固化交聯劑攪拌均勻，然後浸潤定量的60-86%重量份的纖維增強材料製成粘度為50000-100000Pa. S的厚漿狀或膏狀預浸料，再將預浸料置於加熱後的模具中，排氣後施加1000KN以上的壓力，控制溫度在165-175°C，經3_6分鐘二次固化得到成品高強度熱固性高分子基複合材料。
6.一種如權利要求5所述的改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板的應用，其特徵是將其通過拉擠、模壓、層壓、傳遞模塑、澆鑄、注射的成型方法製作高強度複合材料。
全文摘要
本發明涉及一種耐腐蝕、耐候性好，強度高，性能可達低碳素鋼(如GB/T700-1988Q235規定的Q235鋼工件強度要求)的改性熱固性超高分子環氧樹脂船用板，含有12-18%重量份的改性熱固性環氧樹脂，4-6%重量份的超支化固化交聯劑，60-86%重量份的纖維狀增強材料，5.5-8.5%重量份的粉體增強材料添加劑。優點分子結構中既包含了大量的柔性鏈段來緩解環氧樹脂的脆硬性，又包含了封端的環氧基團，能參與固化反應，增韌效果明顯，不但提高了體系的粘接強度，也大大提高了材料的壓縮強度和剪切強度。
文檔編號C08K7/14GK102952371SQ20121007885
公開日2013年3月6日 申請日期2012年3月23日 優先權日2011年8月26日
發明者高原 申請人:杭州大固新材料有限公司