[发明专利]一种纳米填料改性环氧树脂

说明书

技术领域

本发明属高分子技术领域，特别涉及一种纳米填料改性环氧树脂。

背景技术

环氧树脂是一种低聚物，在与固化剂等反应时可以形成三维网状结构，具有收缩率小、电气性能优良、粘结性好等诸多优点，是一种广泛使用的热固性树脂。但是固化后的环氧树脂耐温较低、韧性较差，使其使用受到了一定的限制。目前环氧树脂的改性已经成为国内外研究热点之一。

在当前增韧环氧树脂改性研究方面，大家多采用向环氧树脂中添加液体高分子增韧剂提高环氧树脂的韧性指标，但添加增韧剂后都会使得环氧树脂的耐热特性下降；为了提高环氧树脂的耐热特性，大家多采用向环氧树脂中添加液体高分子固化交联剂，虽然能够在一定程度上提高了耐热特性，但同时降低了韧性，使得环氧树脂的脆性增加。

发明内容

本发明的目的就在于解决上述问题，提供一种纳米填料改性环氧树脂，它通过采用纳米填料并对其进行表面处理，混合后改性环氧树脂，在环氧树脂固化后可以钝化裂纹，在提高环氧树脂韧性的同时，一定程度上提高固化后环氧树脂的玻璃化转变温度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:

一种纳米填料改性环氧树脂，它由纳米填料和环氧树脂组成，其中纳米填料与环氧树脂的质量分数比为（0.5—20）: 100。

所述纳米填料为纳米SiO₂、纳米橡胶颗粒、纳米高岭土、纳米TiO₂、碳纳米管、纳米SiC、纳米粘土、纳米碳酸钙、纳米聚酰亚胺、纳米PEEK、纳米PPS颗粒中的一种或几种，纳米填料的平均粒径为5—120nm。

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、多官能基缩水甘油醚树脂、多官能基缩水甘油胺树脂、脂环族环氧树脂和杂环环氧树脂中的一种或几种。

所述纳米填料和环氧树脂通过超声分散、高压浸渍、混炼机混炼中的一种或几种方法形成组织均匀的纳米填料改性环氧树脂，其中，纳米填料需要进行表面处理。经过表面改性的纳米填料与环氧树脂具有更好的结合力和混溶性，利用纳米填料改型的环氧树脂中，纳米填料起到了弥散强化树脂的作用，从而提高了树脂的耐温特性；同时由于纳米颗粒对裂纹扩展有钉扎作用，从而提高了环氧树脂的韧性。

    本发明的有益效果是：利用本发明改性过的环氧树脂，在其韧性提高的同时，还可有效提高其玻璃化转变温度，从而可在多种场合下提高环氧树脂的高温强度，减低高温老化速度，增加环氧树脂基体结构部件的安全性和可靠性。

附图说明

图1为未改性的环氧树脂基碳纤维增强复合材料DMA曲线，玻璃化转变温度为139.2℃。

图2为16%质量分数纳米橡胶颗粒改性环氧树脂基碳纤维增强复合材料DMA曲线，玻璃化转变温度为143℃。

图3为3%质量分数碳纳米管改性环氧树脂基碳纤维增强复合材料DMA曲线，玻璃化转变温度为142.5℃。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

实施例一：

将5gγ-巯丙基三甲氧基硅烷、4g草酸在230g乙醇溶液中混合均匀。然后将10g平均粒径为40nm的纳米SiO₂加入调配好的硅烷偶联剂乙醇溶液中，在75℃下反应5h，搅拌速度为1500r/min。反应后，冷却至室温，过滤、烘干后得到表面改性的纳米SiO₂。

将10g改性纳米SiO₂加入70g双酚F型环氧树脂中，在60℃下进行超声分散，然后进行高压浸渍，得到纳米SiO₂改性环氧树脂。

实施例二：

配制浓硝酸200g，将10g长度为10-30nm的碳纳米管加入调配好的浓硝酸，在常温下密闭处理2h，然后取出水洗、烘干，得到表面改性的碳纳米管。

将10g改性的碳纳米管加入330g多官能基缩水甘油醚树脂中，在60℃下进行超声分散，然后进行高压浸渍，得到碳纳米管改性环氧树脂。

实施例三：

将10g粒度为20-80nm的聚酰亚胺、5g粒度为20-80nm的PEEK加入γ-巯丙基三甲氧基硅烷溶液中，常温搅拌30分钟，速度为3000r/min，过滤、烘干后得到表面改性的聚酰亚胺和PEEK混合物。

将15g改性的聚酰亚胺和PEEK纳米混合物加入300g脂环族环氧和杂环环氧混合树脂中，在50℃下螺杆混炼机中混合20分钟，得到聚酰亚胺和PEEK复合改性的环氧树脂。