一种高韧性高强度低聚物与树脂复合材料及制备方法

本发明属于环氧树脂材料的，具体涉及一种高韧性高强度低聚物与环氧树脂复合材料及制备方法。

背景技术：

1、环氧树脂具有优异的机械性能、耐化学性及对异种基材的强附着力，但现有技术中的普通商用环氧树脂由于其交联密度大，其固化体系存在脆性大，韧性差、耐冲击性等缺点限制了其在冲击载荷较大领域的关键材料方面应用。

2、目前环氧树脂的增韧方式主要包括弹性体、热塑性树脂和刚性颗粒等。其中，使用常见的热塑性树脂增韧环氧树脂时，可能会出现界面相容性差或不相容的情况，容易产生分层现象，且易于破损，耐疲劳性能较差。而已有的聚苯醚分子量较大，在增韧环氧树脂时，韧性差，强度有待提高。

3、鉴于此，需要开发一种方法简单各组分互溶良好且具有高力学性能的树脂复合材料，以满足环氧树脂粘合材料的性能要求。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高韧性高强度低聚物与树脂复合材料及其制备方法。本发明采用聚苯醚低聚物，增强了热固性树脂与低聚物间的互溶性，改善了环氧树脂的韧性，提高了环氧树脂的强度。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、一种高韧性高强度低聚物与树脂复合材料，由以下按重量份数计的组分制备而成：双酚a型环氧树脂e51型75～95份、聚苯醚(ppo)低聚物5～15份、固化剂75～90份或25～35份；

4、环氧树脂与聚苯醚低聚物的总量满足100份；

5、所述固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐或固化剂t-31；

6、当固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐时，固化剂的用量为75～90份，此时选用促进剂，所述促进剂为dmp-30；促进剂的用量为1～3份；

7、当固化剂为t-31时，固化剂的用量为25～35份。

8、所述聚苯醚的结构：

9、

10、其中，y为乙基，m+n＝5～50，数均分子量mn为1400～1600。

11、所述高强度高韧性低聚物与树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

12、p1)将环氧树脂与聚苯醚低聚物加热熔融混匀，获得胶液；

13、p2)将固化剂或者固化剂和促进剂与胶液混匀，固化成型。

14、具体步骤：

15、1)将环氧树脂e51进行加热熔融，加入聚苯醚低聚物，升温至65-95℃熔融混匀；

16、2)将固化剂或者固化剂和促进剂加入步骤1)中所得的胶液，搅拌均匀；将混合胶液灌入模型，固化，得到树脂复合材料。

17、当固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐时，选用促进剂，所述促进剂为dmp-30，固化的条件为在标准大气压下，80-100℃保温固化1-3h，升温至120-140℃，保温固化1-3h，升温至150-170℃，保温固化1-3h。

18、当固化剂为t-31时，固化条件为置于通风处常温静置10-16小时固化。

19、步骤1)中熔融混匀的时间为4-12h。

20、ppo低聚物添加量优选为5～15wt％，具有反应时间适中，产物为均一透明的粘稠液体，淡黄色，流动性较好。

21、与现有技术相比，本发明具有以下效果：

22、1)、本发明的聚苯醚ppo分子的数均分子量mn为1400～1600。其携带的酚羟基数量多，大量酚羟基的存在促使ppo与环氧树脂分子间的反应程度明显提高，进而促进了ppo与环氧树脂间的相容性；

23、2)加入ppo低聚物后，其作为热固性树脂的应力集中源，能够引发大量的银纹和剪切带，吸收大量的能量，并且热塑性树脂颗粒及剪切带控制裂纹的发展并使裂纹终止，即抑制其发展成为破坏性的裂纹，从而使树脂的韧性得到较大的提高。随着ppo低聚物含量的增加，改性体系的粘度增大，在固化反应过程中，两种聚合物分子链段的迁移受到阻碍，相分离不完全，两相之间的相互夹带增多，使ppo低聚物的含量达到可以形成连续相所需的相体积，则可能形成双连续相。这种典型的双连续相结构，降低了交联密度，使共混树脂的韧性大幅度增加。

24、3)本发明的复合材料具有较高的强度和较好的韧性。

技术特征：

1.一种高韧性高强度低聚物与树脂复合材料，其特征在于：由以下按重量份数计的组分制备而成：双酚a型环氧树脂e51型75～95份、聚苯醚低聚物5～15份、固化剂75～90份或25～35份；

2.根据权利要求1所述高韧性高强度低聚物与树脂复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述高韧性高强度低聚物与树脂复合材料的制备方法，其特征在于：具体步骤：

4.根据权利要求3所述高韧性高强度低聚物与树脂复合材料的制备方法，其特征在于：当固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐时，选用促进剂，所述促进剂为dmp-30，固化的条件为在标准大气压下，80-100℃保温固化1-3h，升温至120-140℃，保温固化1-3h，升温至150-170℃，保温固化1-3h。

5.根据权利要求3所述高韧性高强度低聚物与树脂复合材料的制备方法，其特征在于：当固化剂为t-31时，固化条件为置于通风处常温静置10-16小时固化。

6.根据权利要求2所述高韧性高强度低聚物与树脂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中熔融混匀的时间为4-12h。

技术总结本发明属于环氧树脂改性的技术领域，公开了一种高韧性高强度低聚物与树脂复合材料及制备方法。所述复合材料，由以下按重量份数计的组分制备而成：双酚A型环氧树脂E51型75～95份、聚苯醚低聚物5～15份、固化剂75～90份或25～35份；环氧树脂与聚苯醚低聚物的总量满足100份。本发明还公开了复合材料的制备方法。本发明通过采用适量配比的双酚A型环氧树脂和聚苯醚低聚物共混，发现两者互溶性良好，有效解决现有技术中的热塑性树脂在增韧环氧树脂过程中的溶解性问题，同时在形成固化物时引发银纹剪切带而提高商用环氧树脂的冲击强度等力学性能，制得的所述树脂复合材料的具有高强度、高韧性。技术研发人员：蒋翔,郭瑶,杨子易,张康佳受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18