[发明专利]一种不饱和酸改性纳米复合聚酯树脂材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于树脂复合材料技术领域，具体涉及一种不饱和酸改性的不饱和聚酯树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

不饱和聚酯树脂(UPR)原料易得、价格低廉，是合成树脂的一个重要品种。UPR具有良好的力学性能、电性能和耐腐蚀性能，在工业、农业、建筑和国防等领域有广泛应用。UPR的工艺性能优良，在室温下具有适宜的粘度，可以在常温常压下固化成型，但是它的固化物具有强度低、韧性较差、收缩率大、易开裂等缺点，限制了其应用范围。为了满足不同领域的需求，扩大不饱和聚酯树脂的应用范围，有必要进一步提高UPR的性能。近来的研究表明，将纳米级的无机粒子分散在聚合物中，是提高基体力学、耐热等性能的一个新方法。与传统的复合材料不同，聚合物与无机材料在纳米尺度的复合能充分地将聚合物与无机纳米材料的优异性能结合在一起，能大为提高UPR的性能，扩大不饱和聚酯树脂的应用范围。

现有的不饱和聚酯树脂复合材料及其制备方法，如2012年8月1日公布，公布号为CN102617805A的“一种反应性纳米SiO₂原位聚合改性不饱和聚酯树脂的方法”专利，公开的方法是：将二元醇、二元酸加入到聚合反应器中进行反应，体系酸值为10-50mgKOH/mg时反应结束，降温并添加阻聚剂、石蜡、交联剂；所述的反应性纳米SiO₂属于原位表面修饰的纳米二氧化硅，将其于聚合反应的不同时期加入。该专利的主要缺点是：在生产过程中加入纳米颗粒，由于纳米颗粒表面有大量的羟基，将与脂肪酸发生表面反应，从而影响不饱和聚酯的生产，操作难以控制，产品的稳定性不能保证。又如2003年11月12日公开，公开号为CN1454931A的“一种不饱和聚酯树脂纳米复合材料的制备方法”专利，公开的制备方法是：将纳米材料直接加入到不饱和聚酯树脂原料反应体系中，经缩聚反应和交联后直接生成不饱和聚酯树脂纳米复合材料。该专利的主要缺点是：(1)纳米材料极易团聚，很难在不饱和聚酯树脂原料反应体系得到有效的分散，从而难以发挥纳米材料的功能。(2)纳米材料与有机介质中相溶性差，它的表面原子和聚酯中的氧键不容易结合，从而难以起到提高树脂性能的作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有不饱和聚酯树脂复合材料及其制备方法的不足，提供一种不饱和酸改性纳米复合聚酯树脂材料的制备方法，具有纳米氧化物分散稳定性好，产品性能优良，工艺流程短，操作简便，易于工业化尘产等特点。

本发明机理：通过纳米氧化物表面极化的羟基与不饱和酸的羧基发尘酯化反应，在纳米颗粒表面引入带有双键的长碳链；表面接枝有双键碳链的纳米颗粒，通过物理缠绕或化学键结合的方式，均匀嵌入到不饱和聚酯树脂的三维网络结构中，能有效的提高复合材料的力学性能、热性能等。

实现本发明目的的技术方案是：一种不饱和酸改性纳米复合聚酯树脂材料的组分及其质量百分数为：

其中：所述不饱和酸为油酸、亚油酸、亚麻酸等中的一种；

所述纳米氧化物为纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝及纳米氧化锆等中的一种；

所述引发剂为有机过氧化物，即过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯等中的一种；

所述阻聚剂为甲基氢醌或对苯二酚或2，5-二叔丁基对苯二酚或对羟基苯甲醚。

一种不饱和酸改性纳米复合聚酯树脂材料的制备方法，先对纳米氧化物的表面进行有机改性，制备不饱和酸接枝纳米氧化物；然后在不饱和聚酯树脂中依次加入苯乙烯、不饱和酸接枝纳米氧化物、引发剂和阻聚剂，搅拌混合均匀制得不饱和酸改性纳米复合聚酯树脂材料产品。所述方法的具体步骤如下：

(1)制备不饱和酸接枝纳米氧化物