CN107083024A - 一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：环氧树脂30‑50份，聚醚砜5‑10份，纳米氧化钛1‑2份，聚苯并咪唑2‑5份，玄武岩纤维0.5‑1份，其他助剂0.5‑2.5份。本发明还公开了聚醚砜改性环氧树脂复合材料的制备方法。该复合材料粘结性能优异，耐腐蚀性、力学性能、化学稳定性、电器绝缘性好，收缩率低、易加工成型、较好的应力传递和成本低，韧性大，抗冲击性能好，耐热性好，无毒，对环境无害。

Description

一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及复合材料技术领域，具体的涉及一种聚醚改性环氧树脂复合材料。
背景技术：
环氧树脂是聚合物基复合材料应用最广泛的基体树脂，环氧树脂是一种热固性树脂，自1930年问世，1947年美国实现工业化生产以来，至今已有50多年的历史，由于环氧树脂具有优异的粘结性能、耐腐蚀性、力学性能、化学稳定性、电器绝缘性，以及收缩率低、易加工成型、较好的应力传递和成本低廉等优点，广泛应用于涂料、胶黏剂、轻工、建筑、机械、航空航天、电子电气绝缘材料、先进复合材料基体等各个领域。但是由于环氧树脂固化后交联密度高，呈三维网络结构，存在应力大、质脆、耐疲劳性、耐热性、耐冲击性差等不足，导致剥离强度、剪切强度较差、开裂应变低等缺点，难以满足工程技术的要求，使其应用受到一定的限制。
聚醚砜是由4,4'-双磺酰氯二苯醚在无水氯化铁催化下，与二苯醚缩合制得。折射率1.85，玻璃化温度225℃，热变形温度203℃(1.82MPa)，耐热性介于聚砜和聚芳砜之间，长期使用温度180-200℃，耐老化性能优异，在180℃使用可达20年。耐燃性好，即使燃烧也不发烟，耐蠕变性好，在150℃和20MPa压力下的应变只有2.55％，其可以有效改善环氧树脂的韧性。
发明内容：
本发明的目的是提供一种聚醚改性环氧树脂复合材料，其粘结性能优异，耐腐蚀性、力学性能、化学稳定性、电器绝缘性好，收缩率低、易加工成型、较好的应力传递和成本低，韧性大，抗冲击性能好，耐热性好，无毒，对环境无害。
本发明的另一个目的是提供该复合材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
环氧树脂30-50份，聚醚砜5-10份，
纳米氧化钛1-2份，聚苯并咪唑2-5份，
玄武岩纤维0.5-1份，其他助剂0.5-2.5份。
作为上述技术方案的优选，一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
环氧树脂42份，聚醚砜6份，
纳米氧化钛1.5份，聚苯并咪唑3份，
玄武岩纤维0.8份，其他助剂1份。
作为上述技术方案的优选，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述纳米氧化钛的粒径大小为20-30nm。
作为上述技术方案的优选，所述玄武岩纤维的直径大小为200-500nm，长度为1-2μm。
作为上述技术方案的优选，所述其他助剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、环氧大豆油、硅烷偶联剂、聚甲基硅氧烷中的一种或多种混合。
一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将环氧树脂放入高压釜中，升温至100-120℃，搅拌1-2h，加入聚苯并咪唑、聚醚砜，在5000-8000转/分的状态下，搅拌1-2h，得到环氧树脂预聚物；
(2)将步骤(1)得到的环氧树脂预聚物转移至高速捏合机中，加入纳米氧化钛、玄武岩纤维、其他助剂，在10000转/分、150-180℃下，捏合20-30min，得到混合物料，将混合物料加入模具中加压室温固化，得到聚醚砜改性环氧树脂复合材料。
本发明具有以下有益效果：
聚醚砜具有很好的韧性，模量和耐热性极高，其与环氧树脂具有良好的相容性，加入到环氧树脂中，可以实现良好的颗粒分散，从而达到较好的增韧效果；纳米氧化钛、聚苯并咪唑以第二相的形式存在于环氧树脂中，其增韧的机制主要在于阻止裂纹扩展，而且纳米氧化钛还可以弥补聚醚砜耐紫外线差的不足；
该复合材料粘结性能优异，耐腐蚀性、力学性能、化学稳定性、电器绝缘性好，收缩率低、易加工成型、较好的应力传递和成本低，韧性大，抗冲击性能好，耐热性好，无毒，对环境无害。
具体实施方式：
为更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
环氧树脂30份，聚醚砜5份，
纳米氧化钛1份，聚苯并咪唑2份，
玄武岩纤维0.5份，其他助剂0.5份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将环氧树脂放入高压釜中，升温至100℃，搅拌1h，加入聚苯并咪唑、聚醚砜，在5000转/分的状态下，搅拌1h，得到环氧树脂预聚物；
(2)将步骤(1)得到的环氧树脂预聚物转移至高速捏合机中，加入纳米氧化钛、玄武岩纤维、其他助剂，在10000转/分、150℃下，捏合20min，得到混合物料，将混合物料加入模具中加压室温固化，得到聚醚砜改性环氧树脂复合材料。
实施例2
一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
环氧树脂50份，聚醚砜10份，
纳米氧化钛2份，聚苯并咪唑5份，
玄武岩纤维1份，其他助剂2.5份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将环氧树脂放入高压釜中，升温至120℃，搅拌2h，加入聚苯并咪唑、聚醚砜，在8000转/分的状态下，搅拌2h，得到环氧树脂预聚物；
(2)将步骤(1)得到的环氧树脂预聚物转移至高速捏合机中，加入纳米氧化钛、玄武岩纤维、其他助剂，在10000转/分、180℃下，捏合30min，得到混合物料，将混合物料加入模具中加压室温固化，得到聚醚砜改性环氧树脂复合材料。
实施例3
一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
环氧树脂35份，聚醚砜6份，
纳米氧化钛1.2份，聚苯并咪唑3份，
玄武岩纤维0.6份，其他助剂1份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将环氧树脂放入高压釜中，升温至105℃，搅拌1.2h，加入聚苯并咪唑、聚醚砜，在5500转/分的状态下，搅拌1.2h，得到环氧树脂预聚物；
(2)将步骤(1)得到的环氧树脂预聚物转移至高速捏合机中，加入纳米氧化钛、玄武岩纤维、其他助剂，在10000转/分、160℃下，捏合22min，得到混合物料，将混合物料加入模具中加压室温固化，得到聚醚砜改性环氧树脂复合材料。
实施例4
一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
环氧树脂38份，聚醚砜7份，
纳米氧化钛1.4份，聚苯并咪唑3.5份，
玄武岩纤维0.7份，其他助剂1.5份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将环氧树脂放入高压釜中，升温至108℃，搅拌1.4h，加入聚苯并咪唑、聚醚砜，在6000转/分的状态下，搅拌1.4h，得到环氧树脂预聚物；
(2)将步骤(1)得到的环氧树脂预聚物转移至高速捏合机中，加入纳米氧化钛、玄武岩纤维、其他助剂，在10000转/分、165℃下，捏合24min，得到混合物料，将混合物料加入模具中加压室温固化，得到聚醚砜改性环氧树脂复合材料。
实施例5
一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
环氧树脂40份，聚醚砜8份，
纳米氧化钛1.6份，聚苯并咪唑3.8份，
玄武岩纤维0.8份，其他助剂1.8份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将环氧树脂放入高压釜中，升温至110℃，搅拌1.6h，加入聚苯并咪唑、聚醚砜，在6500转/分的状态下，搅拌1.6h，得到环氧树脂预聚物；
(2)将步骤(1)得到的环氧树脂预聚物转移至高速捏合机中，加入纳米氧化钛、玄武岩纤维、其他助剂，在10000转/分、170℃下，捏合26min，得到混合物料，将混合物料加入模具中加压室温固化，得到聚醚砜改性环氧树脂复合材料。
实施例6
一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
环氧树脂45份，聚醚砜9份，
纳米氧化钛1.8份，聚苯并咪唑4份，
玄武岩纤维0.9份，其他助剂2份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将环氧树脂放入高压釜中，升温至1115℃，搅拌1.8h，加入聚苯并咪唑、聚醚砜，在7000转/分的状态下，搅拌1.8h，得到环氧树脂预聚物；
(2)将步骤(1)得到的环氧树脂预聚物转移至高速捏合机中，加入纳米氧化钛、玄武岩纤维、其他助剂，在10000转/分、175℃下，捏合28min，得到混合物料，将混合物料加入模具中加压室温固化，得到聚醚砜改性环氧树脂复合材料。
下面对本发明提供的聚醚砜改性环氧树脂复合材料进行力学性能测试。
(1)拉伸强度
按照国标GB/T 2568-1995进行测试，测试加载速度为10mm/min。
(2)弯曲强度
按照国标GB 2567-81标准进行测试。
(3)冲击强度
按照国标GB/T 2571-95进行测试。
测试结果如表1所示：
表1
从表1来看，本发明提供的聚醚砜改性环氧树脂复合材料的力学性能优异。

Claims (7)

1.一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
环氧树脂30-50份，聚醚砜5-10份，
纳米氧化钛1-2份，聚苯并咪唑2-5份，
玄武岩纤维0.5-1份，其他助剂0.5-2.5份。
2.如权利要求1所述的一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
环氧树脂42份，聚醚砜6份，
纳米氧化钛1.5份，聚苯并咪唑3份，
玄武岩纤维0.8份，其他助剂1份。
3.如权利要求1所述的一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或多种混合。
4.如权利要求1所述的一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，其特征在于，所述纳米氧化钛的粒径大小为20-30nm。
5.如权利要求1所述的一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，其特征在于，所述玄武岩纤维的直径大小为200-500nm，长度为1-2μm。
6.如权利要求1所述的一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料，其特征在于，所述其他助剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、环氧大豆油、硅烷偶联剂、聚甲基硅氧烷中的一种或多种混合。
7.如权利要求1至6任一所述的一种聚醚砜改性环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将环氧树脂放入高压釜中，升温至100-120℃，搅拌1-2h，加入聚苯并咪唑、聚醚砜，在5000-8000转/分的状态下，搅拌1-2h，得到环氧树脂预聚物；
(2)将步骤(1)得到的环氧树脂预聚物转移至高速捏合机中，加入纳米氧化钛、玄武岩纤维、其他助剂，在10000转/分、150-180℃下，捏合20-30min，得到混合物料，将混合物料加入模具中加压室温固化，得到聚醚砜改性环氧树脂复合材料。
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