CN105754072B - 环氧树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环氧树脂组合物及其制备方法，所述环氧树脂组合物包含90～110份质量份数的4,4’‑二胺基二苯基甲撑基缩水甘油胺、10～30份质量份数的五元二氮杂环环氧树脂、140～160份质量份数的甲基四氢苯和1～3份质量份数的2,4,6‑三‑(二甲胺基甲基)苯酚，该环氧树脂组合物具有优良的耐高温性能、且室温粘度低、适合于液体模塑成型工艺制备高性能复合材料、组分简单、容易合成或购买、制备成本低等优点。所述环氧树脂组合物制备方法可用于制备上述环氧树脂组合物，具有操作简单、易于控制且制备周期短、成本低等优点。

Description

环氧树脂组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机合成高分子材料技术领域，尤其涉及一种环氧树脂组合物及其制备方法。
背景技术
先进复合材料具有质量轻强度高的特点，广泛应用于航空航天、武器装备、能源等领域。环氧树脂是先进复合材料常用的一种高性能基体材料，先进复合材料的发展对环氧树脂基体提出了耐高温且成型成本低的新要求。
液体模塑成型工艺(Liquid Composite Molding,LCM)是一种先进的复合材料低成本制备技术，其原理是将液态聚合物注入铺有纤维预成型体的闭合模腔中，或者加热熔化预先放入模腔内的树脂膜，液态聚合物在流动充模的同时完成对纤维的浸润，并经固化成型为制品的一类制备技术。该工艺能否成功实施，关键是要求具有低粘度的树脂体系作为基体材料。
但是目前现有技术中的环氧树脂难以同时满足耐高温和低粘度两个性能要求，因此，难以实现耐高温环氧复合材料的低成本化制备。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种同时具备耐高温和低粘度两种性能的环氧树脂组合物及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种环氧树脂组合物，包含以下质量份数的组分：
作为上述技术方案的进一步改进：
所述环氧树脂组合物还包括0.5～1质量份数的N-(2-胺基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷。
所述环氧树脂组合物的玻璃化转变温度T大于200℃，且室温粘度η小于1000mPa·s。
200℃≤T≤300℃，600mPa·s≤η≤1000mPa·s。
一种环氧树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、将90～110质量份数的4，4’-二胺基二苯基甲撑基缩水甘油胺和10～30质量份数的五元二氮杂环环氧树脂加入反应器中混合，升温至40℃～50℃，均匀搅拌，然后自然冷却至室温，得到两种环氧树脂的混合物；
S2、将1～3质量份数的2，4，6-三-(二甲胺基甲基)苯酚加入两种环氧树脂的混合物中，室温下均匀搅拌，静置后得到树脂混合物；
S3、将S2中得到的树脂混合物与140～160质量份数的甲基四氢苯酐混合，并搅拌均匀，得到环氧树脂组合物。
作为上述技术方案的进一步改进：
在所述步骤S2中，将0.5～1质量份数的N-(2-胺基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷与1～3质量份数的2，4，6-三-(二甲胺基甲基)苯酚同时加入两种环氧树脂的混合物中。
在所述步骤S1中，所述搅拌速度为1000rpm～1500rpm，搅拌时间为1h～2h。
在所述步骤S2中，所述搅拌速度为1000rpm～1500rpm，搅拌时间为1h～2h，静置时间为18h～30h。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的环氧树脂组合物，具有优良的耐高温性能(玻璃化转变温度大于200℃)，且室温粘度低(小于1000mPa·s)，适合于液体模塑成型工艺制备高性能复合材料，组分简单，容易合成或购买，制备成本低。
(2)本发明的环氧树脂组合物制备方法，可制备本发明的环氧树脂组合物，操作简单、易于控制，且制备周期短、成本低。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围；以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
实施例1：
一种环氧树脂组合物，其组分(质量份数)为100份4,4’-二胺基二苯基甲撑基缩水甘油胺(环氧1)，20份五元二氮杂环环氧树脂(环氧2)，150份甲基四氢苯酐(酸酐1)，1.5份2,4,6-三-(二甲胺基甲基)苯酚(促进剂1)。
其中，4,4’-二胺基二苯基甲撑基缩水甘油胺的分子式为：
五元二氮杂环环氧树脂的分子结构式为：
甲基四氢苯酐的分子结构式为：
2,4,6-三-(二甲胺基甲基)苯酚的分子结构式为：
上述环氧树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、将100质量份数的4,4’-二胺基二苯基甲撑基缩水甘油胺和20质量份数的五元二氮杂环环氧树脂加入反应器中混合，升温至45℃，以1200rpm搅速搅拌1.5h，然后自然冷却至室温，得到两种环氧树脂的混合物；
S2、将1.5质量份数的2,4,6-三-(二甲胺基甲基)苯酚加入两种环氧树脂的混合物中，室温下以1200rpm搅速搅拌1.5小时，静置24小时，得到树脂混合物；
S3、将S2中得到的树脂混合物与150质量份数的甲基四氢苯酐混合，并搅拌均匀，得到环氧树脂组合物。
本实施例中，所得到的环氧树脂组合物玻璃化转变温度为215℃，室温初始粘度为920mPa·s，45℃时的低粘度平台时间可达199min，上述参数明显优于现有技术中的环氧树脂组合物。
实施例2：
一种环氧树脂组合物，其组分(质量份数)为110份4,4’-二胺基二苯基甲撑基缩水甘油胺(环氧1)，10份五元二氮杂环环氧树脂(环氧2)，140份甲基四氢苯酐(酸酐1)，2份2,4,6-三-(二甲胺基甲基)苯酚(促进剂1)。
上述环氧树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、将110质量份数的4,4’-二胺基二苯基甲撑基缩水甘油胺和10质量份数的五元二氮杂环环氧树脂加入反应器中混合，升温至48℃，以1250rpm搅速搅拌2h，然后自然冷却至室温，得到两种环氧树脂的混合物；
S2、将2质量份数的2,4,6-三-(二甲胺基甲基)苯酚加入两种环氧树脂的混合物中，室温下以1250rpm搅速搅拌2小时，静置28小时，得到树脂混合物；
S3、将S2中得到的树脂混合物与140质量份数的甲基四氢苯酐混合，并搅拌均匀，得到环氧树脂组合物。
本实施例中，所得到的环氧树脂组合物玻璃化转变温度为230℃，室温初始粘度为1000mPa·s，45℃时的低粘度平台时间可达180min，上述参数明显优于现有技术中的环氧树脂组合物。
实施例3：
一种环氧树脂组合物，其组分(质量份数)为90份4,4’-二胺基二苯基甲撑基缩水甘油胺(环氧1)，30份五元二氮杂环环氧树脂(环氧2)，160份甲基四氢苯酐(酸酐1)，2份2,4,6-三-(二甲胺基甲基)苯酚(促进剂1)。
一种本实施例的低粘度耐高温环氧树脂体系的制备方法，步骤与实施例1相同。
本实施例中，所得到的环氧树脂组合物玻璃化转变温度为200℃，室温初始粘度为800mPa·s，45℃时的低粘度平台时间可达186min，上述参数明显优于现有技术中的环氧树脂组合物。
实施例4：
一种环氧树脂组合物，其组分与实施例1基本相同，区别仅在于：组分中增加了0.5份N-(2-胺基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷(偶联剂1)。
上述环氧树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、将100质量份数的4,4’-二胺基二苯基甲撑基缩水甘油胺和20质量份数的五元二氮杂环环氧树脂加入反应器中混合，升温至45℃，以1200rpm搅速搅拌1.5h，然后自然冷却至室温，得到两种环氧树脂的混合物；
S2、将1.5质量份数的2,4,6-三-(二甲胺基甲基)苯酚和0.5份N-(2-胺基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷同时加入两种环氧树脂的混合物中，室温下以1200rpm搅速搅拌1.5小时，静置24小时，得到树脂混合物；
S3、将S2中得到的树脂混合物与150质量份数的甲基四氢苯酐混合，并搅拌均匀，得到环氧树脂组合物。
本实施例中，所得到的环氧树脂组合物玻璃化转变温度为215℃，室温初始粘度为920mPa·s，45℃时的低粘度平台时间可达199min。其玻璃纤维增强复合材料拉伸性能比实施例1所述树脂的玻纤增强复合材料提高了25％，弯曲强度增加了20％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种环氧树脂组合物，其特征在于，包含以下质量份数的组分：
2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂组合物的玻璃化转变温度Tg大于200℃，且室温粘度η小于1000mPa·s。
3.根据权利要求2所述的环氧树脂组合物，其特征在于，200℃≤Tg≤300℃，600mPa·s≤η≤1000mPa·s。
4.一种环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将90～110质量份数的4,4’-二胺基二苯基甲撑基缩水甘油胺和10～30质量份数的五元二氮杂环环氧树脂加入反应器中混合，升温至40℃～50℃，均匀搅拌，然后自然冷却至室温，得到两种环氧树脂的混合物；
S2、将1～3质量份数的2,4,6-三-(二甲胺基甲基)苯酚加入两种环氧树脂的混合物中，室温下均匀搅拌，静置后得到树脂混合物；
S3、将S2中得到的树脂混合物与140～160质量份数的甲基四氢苯酐混合，并搅拌均匀，得到环氧树脂组合物。
5.根据权利要求4中所述的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述搅拌速度为1000rpm～1500rpm，搅拌时间为1h～2h。
6.根据权利要求4中所述的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述搅拌速度为1000rpm～1500rpm，搅拌时间为1h～2h，静置时间为18h～30h。
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