[发明专利]一种温度响应型环氧合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金材料领域，具体涉及一种温度响应型环氧合金材料及其制备方法。

背景技术

环氧树脂是一种优良的热固性树脂，因其具有优良的物理性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐热和粘合性能，环氧树脂从涂料、地坪、电子封装料、胶粘剂到纤维增强复合材料领域，从建筑施工、电子电力、运动器材到航天航空等领域，环氧树脂显示了广泛而重要的应用。单纯的环氧树脂一般分子量较低，为液态或粘稠状液体，几乎没有什么力学性能。但加入固化剂后，由于形成三维网状交联结构，其物理机械性能、介电性能、抗化学腐蚀性能等大幅度提高。并且根据固化剂使用的不同，最终材料的性能差别会很大。也因此为环氧树脂的应用和研发提供了广阔的空间。

温度响应型聚合物的水溶液，在一定浓度与温度条件下，可以进行亲水-亲油性质的转换。最常见的是具有最低临界溶解温度(lower critical solution temperature，LCST)的聚合物，例如聚2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯(PDMAEMA)。低于此温度时，聚合物与水分子间的氢键作用使其顺利溶解形成均相溶液，表现为亲水性；高于此温度时，聚合物分子本身间的氢键作用占主导地位，从而与水分子排斥而沉淀分相。此时聚合物的流体力学体积变小，聚合物表面变得憎水，表现为亲油性。而聚合物的最低临界溶解温度可以通过改变分子量，引入嵌段共聚物，调节pH值，改变盐浓度等一系列方法精细地调节。温度响应型聚合物的相图除了LCST以外还可以有其他更复杂的情况，但其共性就是对温度的改变有响应性。依据这样的性质，温度响应型聚合物在药物缓释，智能检测，选择性分离，表面改性等方面均获得集中而深入的研究。但由于其成本高昂，力学强度差，至今仍限制其在更广阔范围内的应用。

现有文献与技术中，为了满足更多方面的特定的应用，对温度响应型聚合物的改性通常是通过嵌段、共聚、接枝等共价键的方式引入其他单体进行的。例如申请号为CN201110089036.8的专利文献，通过共聚聚乙二醇的链段来制备具有更好的生物相容性与更稳定的相转变的五嵌段聚合物。而申请号为CN201010623238.1的发明专利中，温度响应型聚合物单体通过与两性离子型聚合物单体无规共聚的方法，制备除温度响应性以外还有抗生物结垢性的聚合物。非专利文献Applied materials and interfaces 2009，1，239-243，则在聚合物纤维的表面接枝温度响应型聚合物，以制备智能纤维。这种通过共价键改性的方法一般需要比较复杂的化学合成或聚合过程，产品适应面比较窄，生产成本高。

发明内容

本发明旨在提供一种行之有效的方法，结合环氧的高力学性能和温敏性聚合物的功能性，制造高附加值和多功能性的环氧合金材料，并扩展各自的应用领域。

本发明可以通过以下方式实现：

一种温度响应型环氧合金材料，主要由以下组分制备得到：A)温敏性聚合物单体3-97质量份；B)环氧树脂97-3质量份。

考虑到自由基聚合的需要，温敏性聚合物单体优选为丙烯酸酯类、丙烯酰胺类、乙烯基醚类、N-乙烯基酰胺类、或N-乙烯基内酰胺类中的一种或几种。进一步优选为2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯、2-(二乙基氨基)甲基丙烯酸乙酯、2-(二异丙基氨基)甲基丙烯酸乙酯、N，N-二乙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-乙基甲基丙烯酰胺、甲基乙烯基醚、2-乙氧基乙基乙烯基醚、2-甲氧基乙基乙烯基醚、N-乙烯基正丁基酰胺、N-乙烯基己内酰胺、或N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或几种。其在均聚或共聚后形成的聚合物具有温度敏感性。

本发明对于环氧树脂没有特别限定，所述环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、线型脂肪族型环氧树脂、脂环族型环氧树脂、或水溶性环氧树脂中的一种或几种的组合。

本发明对环氧树脂的分子量和环氧值没有特别的限制。优选环氧树脂的数均分子量为5000以下，当环氧树脂的数均分子量大于5000时，则可能会导致体系粘度高，网络节点少，固化困难。优选环氧值大于0.1eq/100g，当环氧树脂的环氧值小于0.1eq/100g，则可能会造成固化困难，力学性能下降。