CN106810999A - 双组份快干型环氧树脂材料 - Google Patents

双组份快干型环氧树脂材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双组份快干型环氧树脂材料，涉及化学材料技术领域。由甲组份和乙组份组成，所述甲组份和所述乙组份分别包括如下重量份的原料：甲组份：95‑105份环氧树脂，28.5‑31.5份端羧基聚丁二烯，28.5‑31.5份聚硫橡胶，38‑42份石英粉和1.9‑2.1份白炭黑；乙组份：33.25‑36.75份701固化剂，1.9‑2.1份硅烷偶联剂和5.7‑6.3份固化促进剂。本发明通过将气相白炭黑添加到环氧树脂中，可以提高环氧树脂材料的强度和延伸率，同时还可以提高环氧树脂材料的耐磨性和材料表面的光洁度；由于气相白炭黑可以强烈地反射紫外线，加入到环氧树脂中可以大大减少紫外线对环氧树脂的降解作用，从而达到延缓材料老化的目的。

Description

双组份快干型环氧树脂材料
技术领域
本发明涉及化学材料技术领域，尤其涉及一种双组份快干型环氧树脂材料。
背景技术
环氧树脂材料可作为一种高性能涂料，应用十分广泛。它具有多种优点，包括与各种基层都有很强的附着力，涂层的硬度高，有很好的耐水和耐化学性，很好的耐磨性等，可作为地面涂料、金属防锈底漆，船舶涂料等。
当前环氧树脂材料普遍存在着性能方面的不足，诸如强度低，延展性差，耐磨性和材料表面光洁度也较差。此外，环氧树脂材料使用过程中有一个致命的弱，即抗老化性能差，其主要原因是太阳辐射的280—400nm波段的紫外线的中、长波作用，它对环氧树脂材料的破坏作用是十分严重的，高分子链的降解致使环氧树脂材料迅速老化。
发明内容
本发明的目的是提供一种双组份快干型环氧树脂材料，以提高环氧树脂材料的强度、延伸率、耐磨性、材料表面的光洁度和抗老化性能。
本发明提供了一种双组份快干型环氧树脂材料，由甲组份和乙组份组成，所述甲组份和所述乙组份分别包括如下重量份的原料：
甲组份：95-105份环氧树脂，28.5-31.5份端羧基聚丁二烯，28.5-31.5份聚硫橡胶，38-42份石英粉和1.9-2.1份白炭黑；
乙组份：33.25-36.75份701固化剂，1.9-2.1份硅烷偶联剂和5.7-6.3份固化促进剂。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
可选地，所述甲组份包括如下重量份的原料：100份环氧树脂，30份端羧基聚丁二烯，30份聚硫橡胶，40份石英粉和2份白炭黑。
可选地，所述乙组份包括如下重量份的原料：35份701固化剂，2份硅烷偶联剂和6份固化促进剂。
可选地，所述环氧树脂为E51环氧树脂。
可选地，所述固化促进剂为DMP-30。
可选地，所述白炭黑为气相白炭黑。
可选地，所述硅烷偶联剂为KH-550。
本发明的有益效果：
本发明通过将气相白炭黑添加到环氧树脂中，可以提高环氧树脂材料的强度和延伸率，同时还可以提高环氧树脂材料的耐磨性和材料表面的光洁度；由于气相白炭黑可以强烈地反射紫外线，加入到环氧树脂中可以大大减少紫外线对环氧树脂的降解作用，从而达到延缓材料老化的目的。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明提供了一种双组份快干型环氧树脂材料，由甲组份和乙组份组成，所述甲组份和所述乙组份分别包括如下重量份的原料：
甲组份：95-105份环氧树脂，28.5-31.5份端羧基聚丁二烯，28.5-31.5份聚硫橡胶，38-42份石英粉和1.9-2.1份白炭黑；
乙组份：33.25-36.75份701固化剂，1.9-2.1份硅烷偶联剂和5.7-6.3份固化促进剂。
本发明通过将气相白炭黑添加到环氧树脂中，可以提高环氧树脂材料的强度和延伸率，同时还可以提高环氧树脂材料的耐磨性和材料表面的光洁度；由于气相白炭黑可以强烈地反射紫外线，加入到环氧树脂中可以大大减少紫外线对环氧树脂的降解作用，从而达到延缓材料老化的目的。
其中，所述甲组份包括如下重量份的原料：100份环氧树脂，30份端羧基聚丁二烯，30份聚硫橡胶，40份石英粉和2份白炭黑。
其中，所述乙组份包括如下重量份的原料：35份701固化剂，2份硅烷偶联剂和6份固化促进剂。
其中，所述环氧树脂为E51环氧树脂。
其中，所述固化促进剂为DMP-30。
其中，所述白炭黑为气相白炭黑。
其中，所述硅烷偶联剂为KH-550。
环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。
端羧基聚丁二烯(CTPB)可以用作环氧树脂胶黏剂和密封剂的增韧剂。
聚硫橡胶的化学式为【—CH2—CH2—SX—】n，是含有硫原子的特种合成橡胶的总称，其两端具有硫醇基，是一种低分子量聚合物，它具有低温柔顺性、耐溶剂性、耐油性、应力松弛等优异性能。
聚硫橡胶是脂肪烃、醚类等的二卤衍生物或它们的混合物和碱金属、碱土金属的多硫化物的缩聚物。每个重复单元具有两个到四个硫原子的直链。
液态聚硫橡胶的分子量较低，一般为1200～3000，带有巯基、羟基、卤素、多胺、酰胺等端基，其中带巯端基的液态聚硫橡胶占聚硫橡胶产品的绝大部分。
液态聚硫橡胶用于飞机油箱、机舱的密封和火箭推进剂，掺入到环氧树脂中可以减少固化时的收缩，增加冲击强度，广泛应用于胶粘剂、电器制品以及涂料等方面。
当聚硫橡胶与环氧树脂混合后，末端的硫醇基与环氧树脂发生化学反应，从而进入固化后的环氧树脂结构中，赋予了交联后的环氧树脂很好的柔韧性、高的剪切强度和剥离强度。为克服聚硫橡胶的硫醇基与环氧树脂在无催化剂作用下反应速率慢的缺点，可用丙烯酸酯和环氧基对聚硫橡胶封端改性后再与环氧树脂混合。
石英粉用在环氧树脂中主要起到增加强度，绝缘等作用，还可以提高白度。
气相白炭黑是极其重要的高科技超微细无机新材料之一，由于其粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。
气相白炭黑俗称“纳米白炭黑”，广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。并为相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证。由于它在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出特异功能，因而得到人们的极大重视。将气相白炭黑用在天然橡胶或合成橡胶制成的胶粘剂中，提供了触变性和补强性，同时由于其伸展性还可以提高粘着力，质高价廉。
环氧树脂是基本的树脂材料，把气相白炭黑添加到环氧树脂中，在结构上完全不同于粗晶二氧化硅添加的环氧树脂基复合材料，粗晶二氧化硅一般作为补强剂加入，它主要分布在高分子材料的链间中，而气相白炭黑由于表面严重的配位不足、庞大的比表面积以及表面欠氧等特点，使它表现出极强的活性，很容易和环氧树脂环状分子的氧起键合作用，提高了分子间的键力，同时尚有一部分气相白炭黑颗粒仍然分布在高分子链的空隙中。与粗晶二氧化硅颗粒相比，气相白炭黑表现出很高的流涟性，从而使气相白炭黑添加的环氧树脂材料强度、韧性、延展性均大幅度提高。
因此，本发明通过将气相白炭黑添加到环氧树脂中，可以提高环氧树脂材料的强度和延伸率。
气相白炭黑颗粒比粗晶二氧化硅的尺寸小100-1000倍，将其添加到环氧树脂中，有利于拉成丝。由于气相白炭黑的高流动性和小尺寸效应，使环氧树脂材料表面更加致密细洁，摩擦系数变小，加之纳米颗粒的高强度，使环氧树脂材料的耐磨性大大增强。
因此，本发明通过将气相白炭黑添加到环氧树脂中，可以提高环氧树脂材料的耐磨性和环氧树脂材料表面的光洁度。
环氧树脂材料使用过程中一个致命的弱点是抗老化性能差，其主要原因是太阳辐射的280—400nm波段的紫外线的中、长波作用，它对环氧树脂材料的破坏作用是十分严重的，高分子链的降解致使树脂基复合材料迅速老化。而气相白炭黑可以强烈地反射紫外线，加入到环氧树脂中可大大减少紫外线对环氧树脂的降解作用，从而达到延缓材料老化的目的。
气相白炭黑作为纳米改性涂料，经检测其主要性能指标除对比率不变外，其余均大幅提高，如外墙涂料的耐洗刷性由原来的一千多次提高到一万多次，人工加速气候老化和人工辐射暴露老化时间由原来的250小时(粉化1级、变色2级)提高到600小时(无粉化，漆膜无变色，色差值4.8)，此外涂膜与墙体结合强度大幅提高，涂膜硬度显著增加，表面自洁能力也获得改善。
只要能将气相白炭黑颗粒充分、均匀地分散到树脂材料中，完全能达到全面改善树脂基材料性能的目的。因为将气相白炭黑添加到密封胶中很快形成一种硅石结构，即纳米Si0X小颗粒形成网络结构抑制胶体流动，加快固化速度，提高粘结效果，由于气相白炭黑颗粒尺小从而也增加了产品的密封性和防渗性。
固化剂可以与环氧树脂发生化学反应，形成网状立体聚合物，把复合材料骨材包络在网状体之中，固化剂可以使线型树脂变成坚韧的体型固体。
硅烷偶联剂是一类在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，其经典产物可用通式YSiX3表示。式中，Y为非水解基团，包括链烯基(主要为乙烯基)，以及末端带有Cl、NH2、SH、环氧、N3、(甲基)丙烯酰氧基、异氰酸酯基等官能团的烃基，即碳官能基；X为可水解基团，包括Cl，Ome，Oet，OC2H4OCH3，OSiMe3及OAc等。由于这一特殊结构，在其分子中同时具有能和无机质材料(如玻璃、硅砂、金属等)化学结合的反应基团及与有机质材料(合成树脂等)化学结合的反应基团，可以用于表面处理。
固化促进剂可以大大加快热固性树脂与固化剂之间的反应，降低固化温度，缩短固化时间，减少固化剂用量，同时热固性树脂的物理机械性能、化学性能以及外观也能得到相应的改善。
下面将通过具体的实施例来对本发明进行说明。
实施例1
一种双组份快干型环氧树脂材料，由甲组份和乙组份组成，所述甲组份和所述乙组份分别包括如下重量份的原料：
甲组份：95份E51环氧树脂，28.5份端羧基聚丁二烯，28.5份聚硫橡胶，38份石英粉和1.9份气相白炭黑；
乙组份：33.25份701固化剂，1.9份KH-550和5.7份DMP-30。
实施例2
一种双组份快干型环氧树脂材料，由甲组份和乙组份组成，所述甲组份和所述乙组份分别包括如下重量份的原料：
甲组份：100份E51环氧树脂，30份端羧基聚丁二烯，30份聚硫橡胶，40份石英粉和2份气相白炭黑；
乙组份：35份701固化剂，2份KH-550和6份DMP-30。
实施例3
一种双组份快干型环氧树脂材料，由甲组份和乙组份组成，所述甲组份和所述乙组份分别包括如下重量份的原料：
甲组份：105份E51环氧树脂，31.5份端羧基聚丁二烯，31.5份聚硫橡胶，42份石英粉和2.1份气相白炭黑；
乙组份：36.75份701固化剂，2.1份KH-550和6.3份DMP-30。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双组份快干型环氧树脂材料，由甲组份和乙组份组成，其特征在于，所述甲组份和所述乙组份分别包括如下重量份的原料：
甲组份：95-105份环氧树脂，28.5-31.5份端羧基聚丁二烯，28.5-31.5份聚硫橡胶，38-42份石英粉和1.9-2.1份白炭黑；
乙组份：33.25-36.75份701固化剂，1.9-2.1份硅烷偶联剂和5.7-6.3份固化促进剂。
2.根据权利要求1所述的双组份快干型环氧树脂材料，其特征在于，所述甲组份包括如下重量份的原料：100份环氧树脂，30份端羧基聚丁二烯，30份聚硫橡胶，40份石英粉和2份白炭黑。
3.根据权利要求1所述的双组份快干型环氧树脂材料，其特征在于，所述乙组份包括如下重量份的原料：35份701固化剂，2份硅烷偶联剂和6份固化促进剂。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的双组份快干型环氧树脂材料，其特征在于，所述环氧树脂为E51环氧树脂。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的双组份快干型环氧树脂材料，其特征在于，所述固化促进剂为DMP-30。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的双组份快干型环氧树脂材料，其特征在于，所述白炭黑为气相白炭黑。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的双组份快干型环氧树脂材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH-550。
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