CN107746549A - 双酚a型环氧树脂及其制备方法 - Google Patents

双酚a型环氧树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双酚A型环氧树脂及其制备方法，属于高分子材料领域。含有50‑70质量份的双酚A型环氧树脂，15‑25质量份的固化剂，以及10‑20质量份的热塑性聚醚砜。将配方量的双酚A型环氧树脂和热塑性聚醚砜加入到适量有机溶剂中进行混合，混合溶液的温度控制在60℃‑75℃，搅拌至环氧树脂和热塑性聚醚砜完全溶解。然后，将配方量的芳香胺类固化剂加入上混合溶液中，搅拌至体系混合均匀，搅拌时间控制在2.5h‑3h。将搅拌均匀的样品倒入一开放的容器中，移至真空烘箱中，在室温下抽真空，至溶剂全部去除，即得到改性过的双酚A型环氧树脂。本发明通过相对简单的工艺条件获得双连续相环氧树脂共混物，制备的双酚A型环氧树脂改性材料具有良好的工艺性，力学性能、耐热性、韧性。

Description

双酚A型环氧树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，详细地讲是一种双酚A型环氧树脂及其制备方法。
背景技术
众所周知，环氧树脂(EP)指含有两个或者两个以上环氧基的分子或者低聚物，在固化剂的作用下能够形成具有空间三维结构的热固性树脂。可根据不同用途的配方，选择不同的固化剂进行固化反应。环氧树脂具有优异的粘接性能、耐磨性能、机械性能、电绝缘性能、化学稳定性能、耐高低温性能以及收缩率低、易加工成型和成本低廉等优点，在轻工、建筑、机械、航天航空等领域得到广泛应用。环氧树脂的品种繁多，其中最具有代表性的是双酚A型环氧树脂，目前复合材料行业所使用的70%的环氧树脂是双酚A型环氧树脂。
但是，环氧树脂在固化后存在韧性差、脆性大、耐冲击性差、对缺口敏感等缺陷，而这些缺陷的存在极大的限制了环氧树脂的应用范围。因此。对环氧树脂的增韧改性工作一直是国内外科研人员的研究热门课题。目前，对于环氧树脂的增韧改性主要有以下方法：橡胶粒子增韧、热塑性树脂增韧、液晶聚合物、互穿网络聚合物、超支化聚合物、无机刚性粒子、柔性链固化剂等环氧树脂增韧方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种双酚A型环氧树脂及其制备方法，通过相对简单的工艺条件获得双连续相环氧树脂共混物。本发明制备的双酚A型环氧树脂改性材料具有良好的工艺性，力学性能、耐热性、韧性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双酚A型环氧树脂方法，其特征在于，原料以质量份数计，含有50-70质量份的双酚A型环氧树脂，15-25质量份的固化剂，以及10-20质量份的热塑性聚醚砜。
本发明限定的是双酚A型环氧树脂，其环氧值优先大于0.1eq/100g。环氧树脂的性能会随着网络节点的减少而降低。当环氧树脂的分子量过高时，树脂体系的粘度过高，网络节点减少，树脂固化困难，优先选取的环氧树脂的分子量应小于5000。
本发明对于固化剂没有特别限定，为了获得较好的固化效果，优选选择4,4′-二氨基二苯砜(DDS)，4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)，间苯二胺(mpda)，间苯二甲胺(mxda)芳香胺类固化剂中的一种或几种。
本发明对于热塑性聚醚砜没有特定要求，但由于聚醚砜和环氧树脂的相容性差。为了达到好的增韧效果，优先选择带有端羟基，端氯基改性聚醚砜中的一种或任意比例的混合物。
一种制备前述双酚A型环氧树脂的方法，其特征在于包括下列步骤：将配方量的双酚A型环氧树脂和热塑性聚醚砜加入到适量有机溶剂中进行混合，混合溶液的温度控制在60℃-75℃，搅拌至环氧树脂和热塑性聚醚砜完全溶解。然后，将配方量的芳香胺类固化剂加入上混合溶液中，搅拌至体系混合均匀，搅拌时间控制在2.5h-3h。将搅拌均匀的样品倒入一开放的容器中，移至真空烘箱中，在室温下抽真空，至溶剂全部去除，即得到改性过的双酚A型环氧树脂。
所述溶剂为二氯甲烷，二氯乙烷，二甲基甲酰胺的一种或几种。
本发明的有益效果是，通过相对简单的工艺条件获得双连续相环氧树脂共混物。本发明制备的双酚A型环氧树脂改性材料具有良好的工艺性，力学性能、耐热性、韧性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施案例1：
设备：本发明所需要的设备有：配有搅拌器的反应釜，加热及温控器，真空烘箱，真空泵，鼓风干燥烘箱。
将70质量份的双酚A型环氧树脂和10质量份的端羟基聚醚砜加入到适量的二氯甲烷溶液中进行混合，混合溶液的温度控制在60℃-75℃，搅拌至环氧树脂和聚醚砜完全溶解。然后，将20质量份的4,4′-二氨基二苯砜固化剂加入上混合溶液中，搅拌至体系混合均匀，搅拌时间控制在2.5h-3h。将搅拌均匀的样品倒入一开放的容器中，移至真空烘箱中，在室温下抽真空，至溶剂全部去除，即得到改性过的双酚A型环氧树脂。
将上述制备好的双酚A型环氧树脂在70℃-80℃烘箱中，20-30min。将树脂倒入预热的模具中，然后放入鼓风干燥烘箱中进行升温固化，其工艺为：110℃/1.5h+150℃/4h+180℃/1h，然后，自然冷却，脱模。经测试，该树脂浇筑体拉伸强度为56.7MPa，拉伸弹性模量为2.47GPa，拉伸断裂伸长率为2.85%，冲击强度为10.4KJ/m2，玻璃化转变温度为186.7℃。
实施案例2：
设备：本发明所需要的设备有：配有搅拌器的反应釜，加热及温控器，真空烘箱，真空泵，鼓风干燥烘箱。
将65质量份的双酚A型环氧树脂和15质量份的端羟基聚醚砜加入到适量的二氯甲烷溶液中进行混合，混合溶液的温度控制在60℃-75℃，搅拌至环氧树脂和聚醚砜完全溶解。然后，将20质量份的4,4′-二氨基二苯砜固化剂加入上混合溶液中，搅拌至体系混合均匀，搅拌时间控制在2.5h-3h。将搅拌均匀的样品倒入一开放的容器中，移至真空烘箱中，在室温下抽真空，至溶剂全部去除，即得到改性过的双酚A型环氧树脂。
同实施案例1制备树脂浇筑体，经测试，该树脂浇筑体拉伸强度为58.4MPa，拉伸弹性模量为2.61GPa，拉伸断裂伸长率为2.92%，冲击强度为12.7KJ/m2，玻璃化转变温度为188.5℃。
实施案例3：
设备：本发明所需要的设备有：配有搅拌器的反应釜，加热及温控器，真空烘箱，真空泵，鼓风干燥烘箱。
将60质量份的双酚A型环氧树脂和15质量份的端羟基聚醚砜加入到适量的二氯甲烷溶液中进行混合，混合溶液的温度控制在60℃-75℃，搅拌至环氧树脂和聚醚砜完全溶解。然后，将25质量份的4,4′-二氨基二苯砜固化剂加入上混合溶液中，搅拌至体系混合均匀，搅拌时间控制在2.5h-3h。将搅拌均匀的样品倒入一开放的容器中，移至真空烘箱中，在室温下抽真空，至溶剂全部去除，即得到改性过的双酚A型环氧树脂。
同实施案例1制备树脂浇筑体，经测试，该树脂浇筑体拉伸强度为61.4MPa，拉伸弹性模量为2.65GPa，拉伸断裂伸长率为3.01%，冲击强度为15.1KJ/m2，玻璃化转变温度为192.7℃。
实施案例4：
设备：本发明所需要的设备有：配有搅拌器的反应釜，加热及温控器，真空烘箱，真空泵，鼓风干燥烘箱。
将55质量份的双酚A型环氧树脂和20质量份的端羟基聚醚砜加入到适量的二氯甲烷溶液中进行混合，混合溶液的温度控制在60℃-75℃，搅拌至环氧树脂和聚醚砜完全溶解。然后，将25质量份的4,4′-二氨基二苯砜固化剂加入上混合溶液中，搅拌至体系混合均匀，搅拌时间控制在2.5h-3h。将搅拌均匀的样品倒入一开放的容器中，移至真空烘箱中，在室温下抽真空，至溶剂全部去除，即得到改性过的双酚A型环氧树脂。
同实施案例1制备树脂浇筑体，经测试，该树脂浇筑体拉伸强度为63.4MPa，拉伸弹性模量为2.68GPa，拉伸断裂伸长率为3.02%，冲击强度为19.8KJ/m2，玻璃化转变温度为193.4℃。
在本发明中，选择热塑性树脂聚醚矾对环氧树脂进行增韧改性研究。聚醚砜是一种综合性能优异的热塑性高分子材料，它具有优良的耐热性能、物理机械性能、绝缘性能等，其中它的Tg在200℃以上，与环氧树脂的模量相似。聚醚砜不仅能提高和改善环氧树脂的韧性，而且也不会牺牲其它高温机械方面的优异性能。本发明提供的聚醚砜改性双酚A型环氧树脂，成功将二者结合，合成兼具二者优点的改性树脂。

Claims (6)

1.一种双酚A型环氧树脂，其特征在于：原料组成以质量份计，含有50-70质量份的双酚A型环氧树脂，15-25质量份的固化剂，以及10-20质量份的热塑性聚醚砜。
2.根据权利要求1所述的双酚A型环氧树脂，其特征在于所述的双酚A型环氧树脂的环氧值大于0.1eq/100g，环氧树脂的分子量应小于5000。
3.根据权利要求1所述的双酚A型环氧树脂，其特征在于所述的固化剂为4,4′-二氨基二苯砜(DDS)，4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)，间苯二胺(mpda)，间苯二甲胺(mxda)芳香胺类固化剂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的双酚A型环氧树脂，其特征在于所述的热塑性聚醚砜为带有端羟基，端氯基改性聚醚砜中的一种或任意比例的混合物。
5.一种制备权利1要求所述的双酚A型环氧树脂的方法，其特征在于：将配方量的双酚A型环氧树脂和热塑性聚醚砜加入到适量有机溶剂中进行混合，混合溶液的温度控制在60℃-75℃，搅拌至环氧树脂和热塑性聚醚砜完全溶解，然后，将配方量的芳香胺类固化剂加入上混合溶液中，搅拌至体系混合均匀，搅拌时间控制在2.5h-3h，将搅拌均匀的样品倒入一开放的容器中，移至真空烘箱中，在室温下抽真空，至溶剂全部去除，即得到改性过的双酚A型环氧树脂。
6.根据权利要求5所述的双酚A型环氧树脂方法，其特征在于所述的有机溶剂为二氯甲烷，二氯乙烷，二甲基甲酰胺的一种或几种。
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