[发明专利]一种改性环氧树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂的制备方法，特别是涉及一种改性环氧树脂的制备方法。

背景技术

虽然环氧树脂基复合材料已广泛用作结构材料以代替钢、铝以及其他材料，但是，要满足宇航、潜艇及飞机制造等方面的特殊要求，强度、韧性方面仍有待提高。而且，环氧树脂用作胶粘剂，其胶结强度还有待提高。

胶结件的破坏强度主要取决于被粘物、胶粘剂和界面层三者中的最小强度。在试验中，我们为了研究影响环氧树脂胶结件的破坏强度都有哪些因素。用未经过改性的环氧树脂作了大量实验。结果表明：在负荷作用下，胶粘接头的破坏一般有三种类型：

（1）内聚破坏：在外力作用下，胶粘接头的破坏发生在胶粘剂的基体内（见图9a），产生内聚破坏的胶接强度取决于胶粘剂的内聚强度。

(2)粘合破坏：接头在外力作用下，破坏发生在胶粘剂与被粘物的界面上，以肉眼观察是沿界面的纯粘合破坏（见图9b）。真正的粘合破坏是不存在的。该破坏大概是界面区的弱界面层的内聚破坏。

（3）混合破坏：在外力作用，接头的破坏见有内聚破坏和粘合破坏两种类型。

当形成内聚破坏时，需要选择合适的胶粘剂和合理的配方，以提高内聚强度。内聚强度差的原因可能是胶粘剂在固化过程中体积收缩，而被胶结物件又有很高的模量。因体积收缩而产生的内应力就会使聚合物与胶接件界面脱离，或在聚合物基体内产生空穴和裂缝。一旦胶接件承受外力，应力源就可能逐渐扩展，而造成胶粘接头的破坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性环氧树脂的制备方法，使膨胀单体与环氧树脂胶粘剂共聚，减少固化过程中的体积收缩，从而避免树脂相内产生微裂缝，有利于提高胶粘剂的内聚破坏强度，降低固化过程中的体积收缩率，可提高热固性树脂的强度和使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的优点与效果是：

在用膨胀单体对环氧树脂进行改性，作为胶粘剂使用时，收缩应力将导致粘结强度大大降低，还可能加速老化的进程。因此，降低固化过程中的体积收缩率，对于提高热固性树脂的强度，使用寿命等都有十分重要的意义。

附图说明

图1为纯环氧树脂固化时间与比体积的关系图；

图2为以三氟化硼-邻苯二胺络合物（BF₃-OPDA）为固化剂的纯环氧树脂和加入25%螺环单体的改性环氧树脂的DSC扫描固化曲线图；

图3为以三氟化硼乙胺络合物作固化剂的纯环氧树脂和含10%螺环单体的改性环氧树脂的DSC扫描固化曲线；

图4为螺环单体对环氧基团转化率的影响图；

图5为螺环单体的加入对玻璃化转变温度的影响图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细说明。

在用膨胀单体对环氧树脂进行改性之前，用膨胀剂法测定1，3-二甲胺基环己烷固化环氧树脂E-44的体积收缩情况。如图1，从图中可以看出14小时后，固化反应基本完成。6小时后，体积收缩约为2.4%；30小时后，体积收缩为3.55%。这说明环氧树脂在固化过程中的体积收缩大部分发生在凝胶化之前，但是凝胶化后的少部分体积收缩却产生了很大的内应力。由体积收缩而产生的内应力成为收缩应力。对于共聚体系而言，催化剂必须能够同时催化两种单体，为此选择三氟化硼乙胺络合物作催化剂，三氟化硼乙胺在温度高于90℃时络合物分解，放出催化活性种。这对于树脂配制后、固化前的预处理是十分有利的，尤其在复合材料的制备过程中，树脂基体必须在足够长的时间内不发生固化反应才能完成复合材料的预处理过程。