[发明专利]一种低成本高韧性自润滑环氧树脂及制备方法

说明书

本发明涉及一种低成本高韧性自润滑环氧树脂及其制备方法，其特征在于：该树脂是由质量分数为3～15份环氧基超支化聚硅氧烷、10～40份多官能度环氧树脂和60～90份的双酚A型环氧树脂、以及25～40份的胺类固化剂组成。该树脂具有摩擦系数低、承载能力强、韧性好等特征，在航空航天、电子机械、核工业等领域作为电子封装材料、耐磨涂层、结构复合材料等的树脂基体，具有广泛的应用。其浇铸体的冲击强度＞33.0KJ/m²,弯曲强度＞150MPa，摩擦系数＜0.25，玻璃化转变温度＞220℃。

技术领域

本发明属于先进高分子材料科学技术领域，涉及一种低成本高韧性自润滑环氧树脂及制备方法。

背景技术

环氧树脂是一种通用的热固性树脂，具有优异的粘接性能、化学稳定性、成型加工性，在航天航空、电子工业、汽车制造等领域有大量的应用。但是，当应用于高新 技术领域时，环氧树脂的固化物存在脆性大、韧性不足、摩擦系数较大等问题，需要 对其改性。

目前，对环氧树脂改性主要有橡胶改性、热塑性树脂改性、液晶聚合物改性以及核壳聚合物改性等。橡胶增韧环氧树脂，一方面是利用橡胶颗粒在环氧树脂连续相中 的相分离；另一方面，利用橡胶的活性端基参与环氧树脂的固化反应进而提高其与树 脂基体之间的界面结合强度。受到外力时，两相界面会产生塑性形变，阻止裂纹扩展， 起到增韧的效果。端羟基聚丁二烯、端羧基聚丁二烯、端羟基丁腈橡胶、端羧基丁腈 橡胶及端环氧基丁腈橡胶等多种橡胶都被用于环氧树脂的增韧改性。但是，橡胶在改 善环氧树脂固化物韧性的同时，常常会导致固化物热稳定性和模量的明显下降。

相比橡胶弹性体，热塑性树脂的模量和耐热性比较高，添加到环氧树脂中不仅能提高材料的韧性，还能保持或提升材料的模量和热稳定性。在受外力作用时热塑性树 脂能够产生较大变形而吸收断裂能，从而阻碍裂纹的扩展，提高环氧树脂的韧性。聚 砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚醚酮、聚醚醚酮和聚碳酸酯等多种热塑性树脂都可用于 环氧树脂的增韧改性。在热塑性树脂改性环氧树脂体系中，相分离过程和相结构的控 制是改性的关键。在成型过程中热塑性树脂能否发生相反转从而形成连续相结构，可 直接影响到增韧的效果；其溶解度参数与环氧树脂是否相匹配，选择的固化剂，能否 控制其分相过程，都是获得高韧性环氧树脂的前提。并且，热塑性树脂改性环氧树脂 会使环氧树脂的粘度变大，存在工艺复杂、难于控制的问题。

液晶聚合物是一种由大量刚性介晶单元和部分柔性链段组成的聚合物。刚性介晶单元赋予其高的模量和优异的耐热性，因此液晶聚合物在改善环氧树脂韧性的同时， 也能提高其热稳定性和模量。柔性链段使其能够在应力传递时产生一定的驰豫现象， 抑制裂纹扩展。同时，液晶聚合物又具有自增强、易取向的优点，在环氧基体中容易 形成颗粒或微纤来进一步提高环氧树脂的韧性。但是，液晶聚合物合成和原料来源困 难、成本较高，且热致性液晶的热变形温度很高，难与通用基体聚合物匹配，造成加 工成型困难。

核壳聚合物作为增韧剂时，通常是软核-硬壳结构，核层是具有增韧作用的橡胶体， 壳层是可以与环氧树脂进行相溶和反应的聚合物，通常带有可以与环氧树脂基体反应的官能团。核壳聚合物增韧环氧最大的特点是固化前后粒子形态基本保持不变，能够 均相分散在树脂基体中，使得增韧效果比较明显，但是会使环氧树脂的摩擦系数变大、 耐磨性降低。

超支化聚合物具有黏度低、官能度高、链缠结少和溶解性好等优点，可以显著提高环氧树脂的韧性和工艺性。将其添加到环氧树脂中，开始时两者形成均相体系，固 化时发生相分离，从而达到增韧的目的。用超支化聚合物增韧环氧树脂，还有以下两 个优点：(1)其球状结构能降低环氧固化产物的收缩性；(2)其活性端基如氨基、环 氧基、羧基等可以直接参与固化交联反应甚至促进环氧树脂的固化。基于以上优点， 近年来用超支化聚合物增韧环氧树脂的研究报道逐渐增多。但目前制备超支化聚合物 的方法，普遍制备步骤繁琐，大量使用溶剂和催化剂，不适合商业的大规模推广生产。

发明内容

要解决的技术问题