CN105061725A - 一种耐热高韧性双酚a环氧树脂 - Google Patents

一种耐热高韧性双酚a环氧树脂 Download PDF

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崔宏生
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Abstract

本发明提供了一种耐热高韧性双酚A环氧树脂，该双酚A环氧树脂通过以下步骤制备得到：将双酚A环氧树脂和活性稀释剂混合均匀得到低粘度双酚A环氧树脂溶液；将二元酸和有机溶剂混合均匀，待完全溶解即得二元酸溶液；将低粘度双酚A环氧树脂溶液与二元酸溶液混合，在130℃～150℃下搅拌使两者混合均匀，然后降温至90℃～110℃，加入催化剂三苯基膦，搅拌回流反应2～4h即得改性双酚A环氧树脂溶液；将改性双酚A环氧树脂溶液与固化剂混合均匀后在室温固化8～10h，接着在80℃～100℃下固化7～9h即得耐热高韧性双酚A环氧树脂。本发明所述的耐热高韧性双酚A环氧树脂具有良好的断裂韧性和耐热性能，拓宽了双酚A环氧树脂的使用范围。

Description

一种耐热高韧性双酚A环氧树脂
技术领域
本发明涉及一种耐热高韧性双酚A环氧树脂。
背景技术
双酚A环氧树脂具有良好的综合力学性能、高强度的粘合力、较小的收缩率、良好的热稳定性和优异的电绝缘性等特性，作为涂料、胶粘剂、复合材料的树脂基体等在机械、电子、电器、航天等领域得到了广泛的应用。然而由于固化后的环氧树脂交联密度高而导致的内应力大，因而存在韧性、耐疲劳性、耐热性、抗冲击性差等缺点，难以满足很多实际工程技术的性能要求，使其应用受到一定的限制，特别是制约了环氧树脂不能很好的应用于结构材料等类型的复合材料。
发明内容
本发明针对上述问题提供了一种耐热高韧性双酚A环氧树脂，该耐热高韧性双酚A环氧树脂具有良好的断裂韧性和耐热性能，拓宽了双酚A环氧树脂的使用范围。
本发明的基本原理是利用二元酸与双酚A型环氧树脂的扩链反应，增加环氧树脂分子链长度和分子量以提高拉伸强度和断裂延伸率，同时采用耐热性固化剂提高耐热性能。
一种耐热高韧性双酚A环氧树脂，其特征在于该双酚A环氧树脂通过以下步骤制备得到：
1）将双酚A环氧树脂和活性稀释剂混合均匀得到低粘度双酚A环氧树脂溶液；
2）将二元酸和有机溶剂混合均匀，待完全溶解即得二元酸溶液；
3）将低粘度双酚A环氧树脂溶液与二元酸溶液混合，在130℃～150℃下搅拌使两者混合均匀，然后降温至90℃～110℃，加入催化剂三苯基膦，搅拌回流反应2～4h即得改性双酚A环氧树脂溶液；
4）将改性双酚A环氧树脂溶液与固化剂混合均匀后在室温固化8～10h，接着在80℃～100℃下固化7～9h即得耐热高韧性双酚A环氧树脂。
所述双酚A环氧树脂与活性稀释剂的质量比为6:1～9:1。
所述双酚A环氧树脂的特征为：纯度为工业级，环氧值0.48-0.54，粘度8600-12000mPa·s。
所述活性稀释剂为辛基缩水甘油醚。
所述辛基缩水甘油醚的特征：纯度为工业级，环氧值0.40-0.45，粘度2-8mPa·s。
所述二元酸与有机溶剂的质量比为1:10～1:20。
所述二元酸为2，6-萘二甲酸，其纯度为99%；所述有机溶剂为二甲基亚砜。
所述低粘度双酚A环氧树脂溶液与二元酸溶液的质量比为50：1～150：1。
所述催化剂三苯基膦在步骤3）所有反应原料和催化剂中的质量百分含量为0.1%-0.3%。
所述固化剂为三乙烯四胺，在步骤4）反应原料和固化剂中的质量百分含量为15%-25%。
本发明所述的耐热高韧性双酚A环氧树脂耐热温度大于95℃，断裂延伸率大于6%。
本发明的有益之处：所述的耐热高韧性双酚A环氧树脂具有良好的耐热性能和断裂韧性，与未用二元酸改性环氧树脂相比，断裂延伸率提高到约2倍，热变形温度提高了25℃以上。
具体实施方式
实施例1
一种耐热高韧性双酚A环氧树脂，其制备方法如下：
步骤1：将双酚A环氧树脂和活性稀释剂辛基缩水甘油醚以质量比为7:1混合均匀得到低粘度双酚A环氧树脂溶液；双酚A环氧树脂的特征为：纯度为工业级，环氧值0.48-0.54，粘度8600-12000mPa·s；辛基缩水甘油醚的特征：纯度为工业级，环氧值0.40-0.45，粘度2-8mPa·s；
步骤2：将二元酸2，6-萘二甲酸和有机溶剂二甲基亚砜以质量比为1:15混合均匀，待完全溶解之后获得二元酸溶液；2，6-萘二甲酸特征为：纯度为99%的粉末状固体，熔点为310-313℃；二甲基亚砜特征为：常温下为无色无臭的透明液体，熔点为18.4℃；
步骤3：将低粘度双酚A环氧树脂溶液与二元酸溶液按质量比100：1混合，放入烧瓶并置于磁控搅拌油浴锅中在140℃下使两者混合均匀，自然降温到100℃，加入质量百分含量为0.2%的催化剂三苯基膦，并缓慢搅拌，冷凝回流反应3小时，获得改性双酚A环氧树脂溶液；三苯基膦特征为：白色松散粉末状固体，熔点为80.5℃；
步骤4：将改性双酚A环氧树脂溶液与固化剂三乙烯四胺混合均匀后在室温固化9小时，接着在80℃-100℃下固化8小时得到耐热高韧性双酚A环氧树脂；固化剂三乙烯四胺的质量百分含量为20%，其特征为：中等粘性的黄色液体，呈强碱性。
将耐热高韧性双酚A环氧树脂依据GB/T2567-2008进行断裂韧性测试；以及依据差示扫描量热仪进行热变形温度测试，结果为断裂延伸率6.5%，热变形温度为98℃。将未用二元酸改性的纯环氧树脂进行同样的上述性能测试，结果为断裂延伸率3.2%，热变形温度为70℃。由此可知，与未用二元酸改性环氧树脂相比，耐热高韧性双酚A环氧树脂断裂延伸率提高到2倍，热变形温度提高了28℃。

Claims (9)

1.一种耐热高韧性双酚A环氧树脂，其特征在于该双酚A环氧树脂通过以下步骤制备得到：
1）将双酚A环氧树脂和辛基缩水甘油醚混合均匀得到低粘度双酚A环氧树脂溶液；
2）将二元酸和有机溶剂混合均匀，待完全溶解即得二元酸溶液；
3）将低粘度双酚A环氧树脂溶液与二元酸溶液混合，在130℃～150℃下搅拌使两者混合均匀，然后降温至90℃～110℃，加入催化剂三苯基膦，搅拌回流反应2～4h即得改性双酚A环氧树脂溶液；
4）将改性双酚A环氧树脂溶液与固化剂混合均匀后在室温固化8～10h，接着在80℃～100℃下固化7～9h即得耐热高韧性双酚A环氧树脂。
2.如权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于所述双酚A环氧树脂与辛基缩水甘油醚的质量比为6:1～9:1。
3.如权利要求1或2所述的环氧树脂，其特征在于所述双酚A环氧树脂的特征为：纯度为工业级，环氧值0.48-0.54，粘度8600-12000mPa·s。
4.如权利要求1或2所述的环氧树脂，其特征在于所述辛基缩水甘油醚的特征：纯度为工业级，环氧值0.40-0.45，粘度2-8mPa·s。
5.如权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于所述二元酸与有机溶剂的质量比为1:10～1:20。
6.如权利要求1或5所述的环氧树脂，其特征在于所述二元酸为2，6-萘二甲酸，其纯度为99%；所述有机溶剂为二甲基亚砜。
7.如权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于所述低粘度双酚A环氧树脂溶液与二元酸溶液的质量比为50：1～150：1。
8.如权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于所述催化剂三苯基膦在步骤3）所有反应原料和催化剂中的质量百分含量为0.1%-0.3%。
9.如权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于所述固化剂为三乙烯四胺，在步骤4）反应原料和固化剂中的质量百分含量为15%-25%。
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