CN111333998A - 石油树脂增韧“类黏土”复合材料组合物 - Google Patents

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赵希娟
王涛
马晓玉
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Abstract

本发明公开了一种石油树脂增韧“类黏土”复合材料组合物，属于热固性树脂领域。该复合材料组合物包含黏土、石油树脂、固化剂、增韧剂以及添加剂组分。其中所述组分包括环氧树脂为n值为0‑25之间的双酚A类环氧树脂；所述增韧剂为石油树脂；所述固化剂组分包括改性酰胺类、胺类固化剂及促进剂；所述添加剂以重量比计为：1‑5份的消泡剂，0.1‑5份分散剂，10‑20份轻钙，10‑20份阻燃剂，1‑5份膨润土，3‑13份活性稀释剂。在本发明中，所述增韧剂能够明显提高复合材料的韧性，使本发明提供的改性“类黏土”复合材料具有较好的拉伸强度和断裂伸长率。

Description

石油树脂增韧“类黏土”复合材料组合物
技术领域
本发明公开了一种石油树脂增韧“类黏土”复合材料组合物，属于热固性树脂领域。
背景技术
“类黏土”主题修补材料是一种有机无机复合材料，环氧树脂具有优异的黏接性、耐磨性、和化学稳定性，以及收缩率低、易加工成型和成本低廉等优点，被大量应用于各类防腐及工业修补领域。有机树脂的固化起到修补材料粘结定型的作用，是目前主题修补材料中最理想的有机树脂组分。但环氧树脂固化后交联密度高，存在内应力大、质地硬脆等缺陷，很大程度上限制了以环氧树脂为树脂基材的“类黏土”主题修补材料在一些特殊领域的应用。
为了确保以环氧树脂为树脂基材的“类黏土”复合材料的实际应用，对其进行增韧改性成为重要的研究课题。通常可通过加入刚性材料或弹性体改善材料的能量吸收能力实现环氧树脂的增韧。本发明主要使用石油树脂作为增韧剂，石油树脂是一种低分子量的热塑性材料，也被称为烃树脂，因树脂中均为碳氢元素构成，具有很好的憎水性、耐酸碱、盐的性能，因此具有特殊的防腐性能和优异的增塑性。石油树脂通常是作为一种添加与其他物质复配使用，主要用于橡胶工业、涂料工业、胶黏剂和油墨等领域。有机树脂的固化在复合材料中起到修补材料粘结定型的作用，而在环氧树脂中加入石油树脂可以大大增加粘结剂的粘度，增加材料韧性。如C5树脂加氢石油树脂因为其具有较强的剥离粘性、较好的快粘性且价格低廉等特性而逐渐代替松香树脂和萜烯树脂，降低了成本。。
发明内容
为了克服上述技术的缺点与不足。本发明提供了一种石油树脂增韧“类黏土”复合材料组合物，目的在于提高复合材料的韧性。
本发明提供一种复合材料组合物，包括包含黏土、环氧树脂、固化剂、增韧剂以及添加剂组分。其中所述组分包括环氧树脂为n值为0-25之间的双酚A类环氧树脂；所述增韧剂为石油树脂；所述固化剂组分包括改性酰胺类或胺类固化剂；所述添加剂以重量比计为：1-5份的消泡剂，0.1-5份分散剂，10-20份轻钙，10-20份阻燃剂，1-5份膨润土，3-13份活性稀释剂。
在本发明中所述树脂为双酚A类环氧树脂，其特征在于，所述双酚A类环氧树脂的结构中n值为0-25之间，优选环氧值在0.3-0.5之间的双酚A环氧树脂。双酚A类环氧树脂结构为：
Figure 694908DEST_PATH_IMAGE001
。
在本发明中所述固化剂组份为酰胺基胺类固化剂包括：ancamide500,ancamide501, ancamide502, ancamide503, ancamide506;所述胺类固化剂包括：脂肪胺及芳胺类固化剂中的一种或多种，，当选择由多种形成混合物时，各组分之间的重量比例没有限制，只需要整体混合物的重量满足要求即可。
所述促进剂包括：叔胺、硼类以及咪唑类促进剂中的一种或多种。
所述消泡剂包括：1-丁醇、1-辛醇、磷酸三丁酯、乳化甲基硅油、乳化苯甲基硅油以及有机磷酸盐中的一种或多种，或包括：低分子量醇类、磷酸酯类、乳化硅油类,有机硅以及复合型类中的一种或多种。当选择由多种形成混合物时，各组分之间的重量比例没有限制，只需要整体混合物的重量满足要求即可。
所述活性稀释剂包括：亚烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、C12-14脂肪缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、1,6-已二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或多种。当选择由多种形成混合物时，各组分之间的重量比例没有限制，只需要整体混合物的重量满足要求即可。
根所述的增韧剂为石油树脂，包括：脂肪族树脂（C5）、脂环族树脂（DCPD）、芳香族树脂（C9）、脂肪族/芳香族共聚树脂（C5/C9）及加氢石油树脂。C5加氢石油树脂、C9加氢石油树脂中的一种或多种；所述的增韧剂包括：以重量比计1-20份石油树脂；当选择由多种形成混合物时，各组分之间的重量比例没有限制，只需要整体混合物的重量满足要求即可。
所述添加剂以重量比计包括1-5份的消泡剂，0.1-5份分散剂，10-20份轻钙，10-20份阻燃剂，1-5份膨润土，3-13份活性稀释剂，1-20份的增韧剂。
本发明具有的优点在于：
本发明提供一种石油树脂增韧“类黏土”复合材料组合物，该复合材料组合物的优点在于操作简单，且材料拥有优异的韧性。
具体实施方案
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围但本发明的实施方式不限于此。
对实施例和对比例中所采用的测试方法进行说明如下：拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量：利用万能试验机（XXW-20A型）测试复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量，测试标准分别采用 GB/T 1040-96。
实例1 分别称量15份 E51,0.2份分散剂，1份消泡剂，3份活性稀释剂，15份轻钙，1份膨润土，15份阻燃剂，30份黏土，15份酰胺类固化剂，3份胺类固化剂100ml烧杯中，常温搅拌，待分散均匀，倒入标准模具中，充分固化6天，所得材料为对比例的“类黏土”复合材料。
实例2 分别称量15份 E51,1份端C5石油树脂，0.2份分散剂，1份消泡剂，3份活性稀释剂，15份轻钙，1份膨润土，15份阻燃剂，30份黏土，15份酰胺类固化剂，3份胺类固化剂100ml烧杯中，常温搅拌，待分散均匀，倒入标准模具中，充分固化6天，所得材料为增韧的“类黏土”复合材料。
实例3 分别称量15份 E51,1份C9石油树脂，0.2份分散剂，1份消泡剂，3份活性稀释剂，15份轻钙，1份膨润土，15份阻燃剂，30份黏土，15份酰胺类固化剂，3份胺类固化剂100ml烧杯中，常温搅拌，待分散均匀，倒入标准模具中，充分固化6天，所得材料为增韧的“类黏土”复合材料。
实例4 分别称量15份 E51, 10份端C5石油树脂，0.2份分散剂，1份消泡剂，3份活性稀释剂，15份轻钙，1份膨润土，15份阻燃剂，30份黏土，15份酰胺类固化剂，3份胺类固化剂100ml烧杯中，常温搅拌，待分散均匀，倒入标准模具中，充分固化6天，所得材料为增韧的“类黏土”复合材料。
实例5 分别称量15份 E51, 10份C9石油树脂，0.2份分散剂，1份消泡剂，3份活性稀释剂，15份轻钙，1份膨润土，15份阻燃剂，30份黏土，15份酰胺类固化剂，3份胺类固化剂100ml烧杯中，常温搅拌，待分散均匀，倒入标准模具中，充分固化6天，所得材料为增韧的“类黏土”复合材料。
实例6 分别称量15份 E51, 15份C5石油树脂，0.2份分散剂，1份消泡剂，3份活性稀释剂，15份轻钙，1份膨润土，15份阻燃剂，30份黏土，15份酰胺类固化剂，3份胺类固化剂100ml烧杯中，常温搅拌，待分散均匀，倒入标准模具中，充分固化6天，所得材料为增韧的“类黏土”复合材料。
实例7 分别称量15份 E51,15份C9石油树脂，0.2份分散剂，1份消泡剂，3份活性稀释剂，15份轻钙，1份膨润土，15份阻燃剂，30份黏土，15份酰胺类固化剂，3份胺类固化剂100ml烧杯中，常温搅拌，待分散均匀，倒入标准模具中，充分固化6天，所得材料为增韧的“类黏土”复合材料。
实例8 分别称量15份 E51,20份C5石油树脂，0.2份分散剂，1份消泡剂，3份活性稀释剂，15份轻钙，1份膨润土，15份阻燃剂，30份黏土，15份酰胺类固化剂，3份胺类固化剂100ml烧杯中，常温搅拌，待分散均匀，倒入标准模具中，充分固化6天，所得材料为增韧的“类黏土”复合材料。
实例9 分别称量15份 E51, 20份C9石油树脂，0.2份分散剂，1份消泡剂，3份活性稀释剂，15份轻钙，1份膨润土，15份阻燃剂，30份黏土，15份酰胺类固化剂，3份胺类固化剂100ml烧杯中，常温搅拌，待分散均匀，倒入标准模具中，充分固化6天，所得材料为增韧的“类黏土”复合材料。
实例10 分别称量15份 E51,15份C9石油树脂，0.2份分散剂，1份消泡剂，6份活性稀释剂，15份轻钙，1份膨润土，15份阻燃剂，30份黏土，15份酰胺类固化剂，6份胺类固化剂100ml烧杯中，常温搅拌，待分散均匀，倒入标准模具中，充分固化6天，所得材料为增韧的“类黏土”复合材料。
实例11 分别称量15份 E51,15份C9石油树脂，0.2份分散剂，1份消泡剂，9份活性稀释剂，15份轻钙，1份膨润土，15份阻燃剂，30份黏土，15份酰胺类固化剂，6份胺类固化剂100ml烧杯中，常温搅拌，待分散均匀，倒入标准模具中，充分固化6天，所得材料为增韧的“类黏土”复合材料。
实例12 分别称量15份 E51,15份C9石油树脂，0.2份分散剂，1份消泡剂，12份活性稀释剂，15份轻钙，1份膨润土，15份阻燃剂，30份黏土，15份酰胺类固化剂，6份胺类固化剂100ml烧杯中，常温搅拌，待分散均匀，倒入标准模具中，充分固化6天，所得材料为增韧的“类黏土”复合材料。
根据上述的测定方法，对比实例2~9及对比实例1所得产物进行性质测定，结果如表1所示；
实例1 实例2 实例3 实例4 实例5 实例6 实例7 实例8 实例9
拉伸强度/MPa 6.309 6.083 7.716 4.175 3.916 4.199 4.713 5.820 4.614
弹性模量/MPa 87.116 118.476 100.412 19.846 51.427 40.943 68.270 20.545 23.258
断裂伸长率/％ 1.905 2.311 2.640 1.920 1.981 1.702 1.832 1.510 1.724
实例10~12及结果如表2所示
实例10 实例11 实例12
拉伸强度/MPa 6.078 3.684 2.563
弹性模量/MPa 28.309 66.199 60.143
断裂伸长率/％ 2.050 2.559 2.491
由表1可看出，对比 实例1，实例2-5加入石油树脂作为增韧剂后复合材料断裂伸长率均提高了4%-0%，说明石油树脂对“类黏土”复合材料均具有增韧效果，实例6-9表明石油树脂量增多后复合材料性能降低。
由实例7和实例10-12数据对比可发现随着活性稀释剂的增加，对“类黏土”复合材料韧性提高，韧性最高提高了34.3%，但是当活性稀释剂量过多时，复合材料在同等条件下固化较慢，且韧性降低。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种石油树脂增韧“类黏土”复合材料组合物，其特征在于：，所述环氧树脂组合物包括，黏土、双酚A类环氧树脂的环氧树脂、石油树脂增韧剂、固化剂组份以及添加剂组份。
2.根据权利要求1所述的黏土，其特征在于，所述的黏土为300-350目。
3.根据权利要求1所述的双酚A类环氧树脂的环氧树脂，其特征在于，所述双酚A类环氧树脂结构中n值为0-25之间，结构为：
Figure 363088DEST_PATH_IMAGE001
。
4.根据权利要求1所述的增韧剂为石油树脂，包括：脂肪族树脂（C5）、脂环族树脂（DCPD）、芳香族树脂（C9）、脂肪族/芳香族共聚树脂（C5/C9）及加氢石油树脂；C5加氢石油树脂、C9加氢石油树脂中的一种或多种；所述的增韧剂包括：以重量比计0.5-20份石油树脂。
5.根据权利要求1所述的固化剂组份为酰胺基胺类固化剂包括：ancamide500,ancamide501, ancamide502, ancamide503, ancamide506;所述胺类固化剂包括：脂肪胺及芳胺类固化剂中的一种或多种。
6.所述促进剂包括：叔胺、硼类以及咪唑类促进剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述添加剂包括1-5份的消泡剂，0.1-5份分散剂，10-20份轻钙，10-20份阻燃剂，1-5份膨润土，3-13份活性稀释剂。
8.根据权利要求6所述的添加剂，其特征在于，所述消泡剂包括：1-丁醇、1-辛醇、磷酸三丁酯、乳化甲基硅油、乳化苯甲基硅油以及有机磷酸盐中的一种或多种，或包括：低分子量醇类、磷酸酯类、乳化硅油类,有机硅以及复合型类中的一种或多种。
9.所述活性稀释剂包括：亚烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、C12-14脂肪缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、1,6-已二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或多种。
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